Ett framväxande hydrogelmaterial med förmåga att brytas ned och spontant reformeras i mag -tarmkanalen kan hjälpa forskare att utveckla effektivare metoder för oral läkemedelsleverans.

"Majoriteten av läkemedel och näringsämnen absorberas i kroppen i tarmarna, men för att komma dit, de måste korsa magen - en mycket sur, tuff miljö som kan störa de aktiva molekylerna i läkemedel, "säger Kelly Schultz, en docent i kemi- och biomolekylär teknik vid Lehigh University's P.C. Rossin College of Engineering and Applied Science.

Schultz och fjärde året kemiteknik Ph.D. studenten Nan Wu studerar kovalenta anpassningsbara hydrogeler (CAH), som designas för att frigöra molekyler när de förlorar polymer i magen men sedan återgelar på egen hand, som skyddar molekylerna och gör att de kan hålla sig aktiva för riktad leverans i tarmarna. Teamets mikroreologiska forskning presenteras i en artikel och insidan av omslagets illustration i det aktuella numret av Mjuk materia .

För att karakterisera materialet och ge insikt om dess farmaceutiska potential, Wu har återanvänt en mikrofluidisk enhet som ursprungligen utvecklades i Schultz labb för forskning om tyg och hemvårdsprodukter för att skapa ett "GI-kanal-på-ett-chip". Den experimentella inställningen gör att hon kan utbyta vätskemiljön runt gelén för att efterlikna pH -miljön för alla organ i mag -tarmkanalen, simulera hur materialet skulle reagera över tid om det intas.

Med hjälp av mikroreologi, Wu samlar in mikroskopidata och mäter hur mycket partiklar i gelén vickar, med vissa experiment som tar timmar och andra sträcker sig över dagar, beroende på vilket matsmältningsorgan hon replikerar. Wu spårar partiklarna med hjälp av en algoritm som ger vetenskapligt meningsfull information om materialets egenskaper, som ursprungligen utvecklades av University of Colorado vid Boulder -professorn Kristi S. Anseth.

"CAHs uppvisar ovanlig spontan återgelning som verkligen är överraskande, "Säger Schultz." Vanligtvis geler kommer inte att brytas ned och sedan reformeras utan några extra stimuli som dessa gör. Vi har visat lönsamheten för CAH som medel för oral läkemedels- och näringstillförsel, och nu börjar vi arbeta med molekylära frisättningsstudier och lägger till andra komponenter för att göra experimenten mer komplexa. "

Wu har undersökt detta material under hela sin doktorsexamen. studier, säger Schultz. "Hon gör fantastiskt arbete och är engagerad i att förstå alla aspekter av forskningen."

Schultz forskningslabb fokuserar på karakterisering av kolloidala och polymera gelställningar och utveckling av nya tekniker för att karakterisera dessa komplexa system, som spelar viktiga roller inom områden som hälsovård och konsumentprodukter.

"Det vi gör inom biomaterial är något unikt:Det är mycket arbete med tvärbindningskemin och att faktiskt utveckla dessa material, och det finns mycket djurforskning som implanterar och testar dem, men det är inte så mycket arbete i mitten. Mycket mysterium ligger mellan att designa ett material och förstå vad som händer när det fungerar. Vi försöker hitta nya sätt att replikera vad som händer inuti ett djur eller en person och samla viktiga mätningar för att koppla ihop prickarna och informera om ytterligare studier. "