Laboratório de Síntese e Caracterização de Nanohidrogéis Poliméricos Utilizando a Radiação Ionizante
Uma das etapas da pesquisa desenvolvida no Laboratório de Nanogéis é obter informações a respeito do mecanismo das reações químicas dos intermediários gerados pela radiação ionizante que levam à formação do nanogel de PVP. São utilizados para sua síntese dois tipos diferentes de radiação ionizante, elétrons e gama, os quais possuem poder de penetração diferentes. Uma das vantagens da radiação ionizante é que não é seletiva como é a luz visível ou ultravioleta, e pode excitar qualquer parte de qualquer molécula do sistema. O conhecimento do mecanismo de formação de reticulação é muito importante no sentido de se poder controlar as propriedades físicas finais (tamanho, conformação, massa molar, densidade de reticulação) do nanogel produzido. Uma forma de caracterizar se houve ou não a formação de nanohidrogéis é a medição do tamanho de partícula, que pode ser obtido por meio da determinação do volume hidrodinâmico. O PVP é um dos materiais poliméricos hidrofílicos mais amplamente estudados devido a sua biocompatibilidade e vem sendo aplicado nas áreas farmacêutica e biomédica, em alimentos e em cosméticos. As propriedades de nanohidrogéis têm despertado o interesse em pesquisas em aplicações potenciais incluindo transporte e liberação de fármacos, sensores, nanoreatores, e dispositivos mecânicos bio-miméticos (ex. músculo artificial). Para isso, é possível conjugar o sistema polimérico a determinadas substâncias. O conjugado hidrogel-fármaco introduzido intravenosamente (partículas 10-200nm) pode ser acumulado de modo eficiente em tecidos/órgãos por circulação prolongada e pode ser transportado para tecidos tumorais de maneira seletiva por efeito de permeabilidade e retenção aumentados (EPR).
As reações envolvidas para a formação de macro ou nanogel polimérico podem ser controladas seletivamente, para levar à obtenção de um ou do outro. Embora os processos de reticulação intermolecular, que levam à formação de géis macroscópicos, estejam relativamente bem estabelecidos, a síntese induzida pela radiação ionizante de nanogéis poliméricos, que é baseado em processos de reticulação intramolecular, tem sido menos explorada. O grande interesse em se estudar e obter hidrogéis é devido ao fato de que podem apresentar resposta a determinados estímulos e sofrem alterações bruscas de volume com pequenas alterações em definidos parâmetros do meio, tais como, temperatura, pH ou força iônica. Estas características particulares são de grande importância para a liberação de fármacos, encapsulamento de células e engenharia de tecidos, sendo que os sistemas mais importantes do ponto de vista biomédico são os que são sensíveis à temperatura e/ou pH do meio. O corpo humano apresenta variações de pH ao longo do sistema gastrointestinal, e também em algumas áreas especificas, tais como, certas células (regiões tumorais) e compartimentos celulares. O aumento do interesse de desenvolvimento nesta área deve-se ao tamanho reduzido de nanoestruturas, que lhes confere propriedades únicas.
Existem interesses e esforços na aplicação de gel polimérico biológico e sintético na medicina, particularmente hidrogéis para aplicações biomédicas. O conhecimento de géis contendo agentes de reforço ou moléculas para liberação de fármacos continua incompleto, principalmente com respeito à sua dinâmica e sua resposta estrutural às forças externas. Recentemente, o potencial destes sistemas desordenados em desempenhar funções complexas em aplicações biomédicas vem se tornando mais visível, seja como sistemas de liberação de drogas, biosensores, ou dispositivos biocompatíveis para encapsulamento. Parece provável que a biomedicina tornar-se-á o foco dos principais desenvolvimentos e a força motriz para a pesquisa sobre géis nos próximos anos.
Um dos desafios deste Laboratório é o de conhecer as condições adequadas de processamento por radiação ionizante para que ocorram reações intramoleculares, obtendo-se, deste modo, nanohidrogéis. Outro desafio é após a síntese do nanogel, incorporar proteína para obter um composto conjugado e que este composto possibilite a incorporação de um fármaco que possa ser liberado de forma controlada em condições específicas adequadas.
