Forskare vid College of Engineering and Computer Science har utvecklat ett material - en ny typ av formminnespolymer (SMP) - som kan få stora konsekvenser för sjukvården.

SMP är mjuka, seg, "smarta" material som kan ändra form som svar på yttre stimuli som temperaturförändringar eller exponering för ljus. De kan hålla varje form på obestämd tid och vända tillbaka när de utlöses för att göra det.

SMP har många potentiella biomedicinska tillämpningar. Till exempel, de är idealiska som kardiovaskulära stentar eftersom de kan ha en form för kirurgisk insättning och en annan en gång placerad i ett blodkärl. Värmen i patientens kropp är allt som krävs för att utlösa formförändringen.

Tillsammans med medarbetare vid Bucknell University, Forskare från Syracuse University har designat en SMP som kan ändra sin form som svar på exponering för enzymer och är kompatibel med levande celler. Det kräver ingen ytterligare trigger, såsom en förändring av temperaturen. Med tanke på dessa egenskaper, det kan svara på cellulär aktivitet som läkning.

"Den enzymatiska känsligheten hos materialet gör att det kan reagera direkt på cellbeteende, " förklarar biomedicinsk ingenjör doktorand Shelby L. Buffington. "Till exempel, du kan placera den över ett sår, och när vävnaden ombildades och degraderades, SMP skulle långsamt dra tillslut såret. Det skulle kunna anpassas för att spela en roll vid behandling av infektioner och cancer genom att justera materialets kemi."

I forskargruppen ingår Buffington, Justine E. Paul '18, bioteknik junior Mark M. Macios, Professor James H. Henderson och Bucknells Patrick T. Mather och Matthew M. Ali Ph.D. '18. Deras forskning, "Enzymatiskt utlösta formminnespolymerer, " publicerades i Acta Biomaterialia i januari.

Teamet skapade materialet med hjälp av en process som kallas dubbel elektrospinning, där en högspänningsström appliceras på två nålspetsar som pumpar två separata polymerlösningar. Spänningen drar ut polymerfibrerna, och de blandas till en fiberpolymermatta. Den rätta kombinationen av fibrer ger materialet dess formminnesegenskaper.

Detaljerad i deras tidning, teamen analyserade materialets egenskaper, formminnesprestanda och cytokompatibilitet. Deras experiment visade framgångsrikt att SMP:s ursprungliga form kunde återställas genom en viss grad av vändning, eller försämring, av formfixeringsfasen.

I dag, forskargruppen undersöker deras SMP i cancer- och makrofagcellkulturer. De hoppas att med ytterligare forskning, de kommer att upptäcka praktiska användningsområden för sitt material med lägre koncentrationer av enzymer, produceras av mindre extrem cellulär aktivitet.

"Vi räknar med att de material vi utvecklar kan ha bred tillämpning inom hälso- och sjukvården. Till exempel, våra SMP kan användas i läkemedel som bara aktiveras när målcellerna eller organet är i det önskade fysiologiska tillståndet, i byggnadsställningar som styr vävnadsregenerering som svar på beteendet hos den regenererande vävnaden själv, och i beslutsfattande biosensorer som vägleder patientbehandling mer effektivt, " säger Henderson. "Vi är mycket glada över att ha uppnått dessa första enzymatiskt känsliga SMP:er."