Il ricercatore WPI riceve il premio alla carriera NSF per creare bioadesivi per applicazioni mediche

Il ricercatore WPI riceve il premio alla carriera NSF per creare bioadesivi per applicazioni mediche

Un ricercatore del Worcester Polytechnic Institute (WPI) sta sviluppando una nuova classe di adesivi medici riunendo idrogel e polimeri simili a colle per collegare in modo sicuro e affidabile i tessuti umani a dispositivi terapeutici impiantati nel corpo, come pacemaker, pompe per insulina e articolazioni artificiali.

Jiawei Yang, professore assistente presso il Dipartimento di ingegneria meccanica e ingegneria dei materiali, affiliato al Dipartimento di ingegneria biomedica, ha ricevuto un prestigioso premio alla carriera di 644.659 dollari dalla National Science Foundation per creare bioadesivi in ​​grado di fornire un adhea forte e stabile e soddisfare i requisiti meccanici per il guadagno biologico.

I dispositivi medici e le persone sono costituiti da materiali molto diversi. I dispositivi medici sono realizzati principalmente con materiali duri come metallo o plastica. Il tessuto umano è generalmente morbido e umido. Esiste un bisogno fondamentale di adesivi migliori che siano morbidi e umidi, come i tessuti umani, per far esplodere insieme tessuti e dispositivi. Adesivi migliori possono funzionare meglio con il corpo e migliorerebbero significativamente l’assistenza sanitaria e la qualità della vita dei pazienti. “

Jiawei Yang, Professore assistente, Dipartimento di Ingegneria Meccanica e dei Materiali, Worcester Polytechnic Institute

Yang sta sviluppando bioadesivi con due strati: uno strato di idrogel solido trasparente e uno strato adesivo liquido trasparente. Yang sta sviluppando un sistema modulare di idrogel adattati alle proprietà meccaniche dei tessuti bersaglio e dei polimeri che possono fondersi con i tessuti umani. Insieme, i bioadesivi del polimero idrogel forniscono un'adesione rapida, forte, stabile e profonda nel corpo.

Nell'ambito del suo progetto quinquennale, Yang lavorerà con il dottor Steffen Pabel presso il Massachusetts General Hospital per sviluppare un cerotto cardiaco in idrogel contenente farmaci per trattare la fibrillazione atriale, un tipo di battito cardiaco irregolare. Creerà anche programmi educativi e di ricerca sugli idrogel per bambini e studenti. Lo studente laureato Jiatai Sun lavorerà con Yang al progetto.

“Ci sono molte potenziali applicazioni per i nuovi bioadesivi”, ha affermato Yang. "Potrebbero essere usati in combinazione con elettrodi impiantati nel corpo per curare il morbo di Parkinson o per trattare e gestire l'insufficienza cardiaca. Potrebbero anche essere combinati con agenti terapeutici per guarire la cartilagine danneggiata o creare nuovi tessuti sani".

Gli idrogel sono materiali costituiti da acqua e reti di polimeri, che sono molecole molto grandi. Medicazioni per ferite, lenti a contatto e materiali assorbenti nei pannolini sono esempi di idrogel.

I bioadesivi idrogel sono stati utilizzati principalmente nella medicina d'urgenza per rilasciare temporaneamente ferite, ferite strette e sigillare tessuti. Tuttavia, sono meno adatti per l’uso a lungo termine nel corpo, in particolare per l’impianto, perché non possono fornire un’adesione forte e stabile abbinandosi alle proprietà meccaniche dei tessuti bersaglio nel corpo, ha detto Yang.

"Le proprietà meccaniche dei tessuti umani variano in modo significativo. Il tessuto cerebrale è estremamente morbido e richiede un idrogel estremamente morbido, mentre un idrogel utilizzato con la cartilagine deve essere sufficientemente rigido da flettersi e sostenere il peso", ha detto Yang. “Non esiste una soluzione valida per tutti quando si tratta di note bioadesive.”

I Career Awards sostengono i ricercatori all'inizio della carriera nei college e nelle università mentre avviano le loro attività professionali e gettano le basi per la ricerca futura. Yang è entrato a far parte della facoltà WPI nel 2024 dopo aver conseguito il dottorato presso l'Università di Harvard e aver lavorato come ricercatore presso il Boston Children's Hospital e il Massachusetts Institute of Technology.

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