Pesquisador do WPI recebe NSF Career Award para criar bioadesivos para aplicações médicas

Pesquisador do WPI recebe NSF Career Award para criar bioadesivos para aplicações médicas

Um pesquisador do Worcester Polytechnic Institute (WPI) está desenvolvendo uma nova classe de adesivos médicos, reunindo hidrogéis e polímeros semelhantes a cola para conectar de forma segura e confiável tecidos humanos a dispositivos terapêuticos implantados no corpo, como marca-passos, bombas de insulina e articulações artificiais.

Jiawei Yang, professor assistente do Departamento de Engenharia Mecânica e Engenharia de Materiais, afiliado ao Departamento de Engenharia Biomédica, recebeu um prestigiado prêmio de carreira de US$ 644.659 da National Science Foundation para criar bioadesivos que podem fornecer uma adesão forte e estável e atender aos requisitos mecânicos para ganho biológico.

Os dispositivos médicos e as pessoas são feitos de materiais muito diferentes. Os dispositivos médicos são feitos principalmente de materiais duros, como metal ou plástico. O tecido humano é geralmente macio e úmido. Há uma necessidade crítica de melhores adesivos que sejam macios e úmidos, como os tecidos humanos, para unir tecidos e dispositivos. Adesivos melhores podem funcionar melhor com o corpo e melhorariam significativamente os cuidados de saúde e a qualidade de vida dos pacientes. “

Jiawei Yang, professor assistente, Departamento de Engenharia Mecânica e de Materiais, Worcester Polytechnic Institute

Yang está desenvolvendo bioadesivos com duas camadas – uma camada de hidrogel sólido transparente e uma camada adesiva líquida transparente. Yang está desenvolvendo um sistema modular de hidrogéis adaptado às propriedades mecânicas dos tecidos e polímeros alvo que podem se fundir com tecidos humanos. Juntos, os bioadesivos do polímero hidrogel proporcionam uma adesão rápida, forte, estável e profunda no corpo.

Como parte de seu projeto de cinco anos, Yang trabalhará com o Dr. Steffen Pabel no Massachusetts General Hospital para desenvolver um adesivo cardíaco de hidrogel contendo medicamentos para tratar a fibrilação atrial, um tipo de batimento cardíaco irregular. Ele também criará programas educacionais e de pesquisa sobre hidrogéis para crianças e estudantes. O estudante de pós-graduação Jiatai Sun trabalhará com Yang no projeto.

“Existem muitas aplicações potenciais para novos bioadesivos”, disse Yang. "Eles poderiam ser usados ​​para combinar com eletrodos implantados no corpo para tratar a doença de Parkinson ou para tratar e controlar a insuficiência cardíaca. Eles também poderiam ser combinados com agentes terapêuticos para curar cartilagens danificadas ou criar novos tecidos saudáveis".

Hidrogéis são materiais feitos de água e redes de polímeros, que são moléculas muito grandes. Curativos para feridas, lentes de contato e materiais absorventes em fraldas são exemplos de hidrogéis.

Os bioadesivos de hidrogel têm sido usados ​​principalmente em medicina de emergência para implantar temporariamente lesões, feridas apertadas e selar tecidos. No entanto, eles são menos adequados para uso a longo prazo no corpo, especialmente para implantação, porque não podem fornecer uma adesão forte e estável e, ao mesmo tempo, corresponder às propriedades mecânicas dos tecidos-alvo do corpo, disse Yang.

"As propriedades mecânicas dos tecidos humanos variam significativamente. O tecido cerebral é extremamente macio e requer um hidrogel extremamente macio, enquanto um hidrogel usado com cartilagem deve ser rígido o suficiente para flexionar e suportar o peso", disse Yang. “Um tamanho único não serve para todos quando se trata de notas bioadesivas.”

Os Prêmios de Carreira apoiam pesquisadores em início de carreira em faculdades e universidades à medida que iniciam suas atividades profissionais e estabelecem as bases para pesquisas futuras. Yang ingressou no corpo docente do WPI em 2024, após receber seu doutorado pela Universidade de Harvard e trabalhar como pesquisador no Hospital Infantil de Boston e no Instituto de Tecnologia de Massachusetts.

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