Biomaterialele inteligente, uneori numite biomateriale responsive sau stimulabile, sunt materiale ingenios construite capabile sa raspunda la modificari specifice in mediul lor. Acest nivel superior de sofisticare le confera potentialul de a transforma terapia moderna, in special in domeniul administrarii medicamentelor.
Arta Livrarii Medicamentelor
Procesul prin care un tratament medical sau terapeutic este administrat influenteaza profund eficacitatea finala a solutiei respective.
Cu aspecte cruciale precum caracteristicile de eliberare, viteza de absorbtie si acuratetea, fiind afectate, nu este de mirare ca cercetatorii si producatorii de medicamente aloca resurse considerabile pentru a rafina procesul de administrare a medicamentelor. In plus fata de aceste complexitati, un numar semnificativ de interventii medicale de actualitate depind in mod semnificativ de comportamentul uman consecvent, ceva care este notoriu de nesigur.
Avand atat de multe dezavantaje care au potentialul de a submina grav rezultatul de succes al terapiei, exista o necesitate imensa, determinata de o combinatie intre necesitate si comoditate, pentru biomateriale care sa functioneze autonom si inteligent, eliminand eficient nevoia de micromanagement uman.
Profesorul Jeff Bates si echipa sa de la Universitatea din Utah abordeaza direct aceasta provocare. Echipa se concentreaza pe formulari polimerice care prezinta sensibilitate la analiti, permit raspunsuri declansate, sunt potrivite pentru administrarea de medicamente sau, ideal, o combinatie a acestor comportamente. Scopul echipei este de a converti aceste formulari in hidrogeluri sau biocerneluri, astfel incat sa poata fi bioimprimate, profitand de avantajele bioimprimarii 3D. In special, echipa se concentreaza asupra conditiilor care influenteaza modificarile nivelurilor fluidelor in comparatie cu nivelurile homeostatice, cum ar fi cele observate in ochi sau cavitatea bucala.
„Exista o cerere imensa, bazata pe o combinatie de necesitate si comoditate, pentru materiale care sa fie autonome si inteligente (smart), fara nevoia de interventie umana.”
Ashwin Velraj, doctorand in laboratorul profesorului Bates
Materiale si Modalitati Multiple
Pentru a imbunatati procesul prin care un tratament este administrat, grupul Bates gandeste in afara tiparelor; depasind limitele bioimprimarii conventionale prin combinarea mai multor materiale si modalitati de bioimprimare.
Echipa utilizeaza imprimarea prin extrudare cu ajutorul BIO X si bioimprimarea bazata pe DLP cu LUMEN X. Aceasta abordare inovatoare de combinare a doua tehnici diferite de bioimprimare le ofera capacitatea unica de a captura geometrii specifice care reproduc mai bine mediile in vivo. In mod specific, puterea BIO X este folosita pentru a imprima constructii multi-platforma, multistrat si multicomponent, in timp ce LUMEN X si rezolutia inalta inerenta furnizata de imprimarea bazata pe lumina este folosita pentru a prototipa detalii mai fine in hidrogeluri fotosensibile si strategii ulterioare de scalare.
Ce urmeaza in domeniul biomaterialelor inteligente?
Profesorul Bates si echipa sa vad un potential enorm pentru bioimprimare de a deschide o era a ingrijirii medicale personalizate furnizate la punctul de ingrijire. Esential pentru deblocarea acestui avantaj si pentru a furniza intreaga putere a biomaterialelor inteligente este asigurarea posibilitatii de a le imprima.
Profesorul Bates si echipa sa vad urmatoarea etapa a cercetarii lor concentrandu-se pe ajustarea fina a acestor polimeri functionali pentru a asigura nu doar o imprimare reproductibila, ci si optimizarea procesului de imprimare pentru a extinde cine poate efectua aceste sarcini, facilitand astfel posibilitatile tratamentelor la punctul de ingrijire.
Ashwin Velraj, doctorand in laboratorul lui Bates, a vorbit mai in detaliu despre ceea ce isi doresc sa realizeze: „Dorim sa stabilim fundatia a ceea ce este necesar pentru a imprima materiale folosind diferite tehnologii de imprimare, depasind limitarile formularilor polimerice care pot aparea din cauza proprietatilor lor intrinseci. Pe baza cercetarii noastre actuale, ne asteptam sa ajungem la un stadiu in care platformele multistrat, constand in modalitati de diagnostic si de terapie, pot fi rapid imprimate cu un minim de instruire sau cunostinte in stiinta polimerilor, pentru a aduce aceasta tehnologie ca un instrument facil pentru detectarea bolilor personalizate si ca optiune de livrare a medicamentelor sensibile la declansare.”
