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.