Os pesquisadores desenvolveram um novo método para melhorar a estabilidade estrutural e funcional e o armazenamento a longo prazo das micropartículas de hidrogel durante a liofilização. Ao usar nanofillers de polietileno glicol (PEG), eles aprimoraram o armazenamento a longo prazo e abriram o potencial de seu uso em aplicações práticas de biossensionamento.
Publicado recentemente em Pequenoo estudo estabilizou as micropartículas de hidrogel incorporando nanofillers de PEG, impedindo que suas estruturas porosas desmoronem e abrem seu potencial de uso em aplicações práticas.
Crédito da imagem: Inna Dodor/Shutterstock.com
Fundo
As micropartículas de hidrogel são amplamente utilizadas no biossensionamento devido à sua biocompatibilidade, facilidade de funcionalização e potencial para codificar informações para a detecção multiplex.
No entanto, suas delicadas estruturas porosas geralmente se deformam ou entram em colapso durante processos de estabilização, como a liofilização. A liofilização é um processo importante para estabilizar materiais biológicos, como proteínas e células para armazenamento a longo prazo.
Os métodos tradicionais de liofilização dependem de dissacarídeos como trealose ou sacarose para estabilização. Infelizmente, esses métodos de estabilização não foram projetados para preservar a geometria complexa e a função de partículas de hidrogel codificadas graficamente, e ainda pode ocorrer colapso estrutural.
Os esforços anteriores se concentraram na preservação de transportadoras de entrega de medicamentos, onde a retenção de formas é menos crítica. As aplicações de biossensing dependem muito da estrutura precisa dessas micropartículas de hidrogel, e a falta de soluções direcionadas apresenta um desafio -chave no campo.
O método de integrar nanofillers de PEG na matriz de hidrogel, proteger a rede porosa durante a liofilização e ajudar a manter a forma e a função das partículas, mostra a promessa de permitir seu uso em aplicações de biossensing.
O estudo atual
No estudo, os pesquisadores desenvolveram um método para sintetizar e caracterizar micropartículas de hidrogel aprimoradas por PEG, estabilizando com sucesso o materials. Eles levantaram a hipótese de que o uso do PEG como um nanofiller excluído por quantity preservaria a forma e a porosidade das micropartículas.
As micropartículas de hidrogel foram sintetizadas usando micromolds PDMs e técnicas litográficas de micromoldagem desgaseificadas para garantir tamanho e codificação uniformes. As moléculas de PEG com um peso molecular de 8.000 Da foram então difundidas na estrutura do hidrogel antes da liofilização.
Os pesquisadores usaram ensaios de difusão baseados em fluorescência para confirmar que a penetração das moléculas de PEG foi bem-sucedida, observando a rápida infiltração em segundos.
Para minimizar o estresse físico durante a liofilização, eles gerenciaram cuidadosamente as etapas de congelamento e sublimação para reduzir o estresse físico.
As ferramentas analíticas incluíram microscopia eletrônica de varredura (SEM) para avaliar a morfologia, análise de imagem baseada em aprendizado profundo para avaliar a precisão da decodificação e imunoensaios para testar o desempenho funcional. Os testes de envelhecimento térmico a longo prazo também foram usados para simular o armazenamento estendido.
Resultados e discussão
A análise das micropartículas de hidrogel tratadas com PEG mostrou que o uso de PEG como nanofiller melhorou significativamente a integridade estrutural das micropartículas de hidrogel durante a liofilização.
As imagens SEM mostraram que as partículas mantiveram sua forma unique, combinando de perto os controles não-lyofilizados. Por outro lado, partículas sem PEG sofreram deformação e colapso visíveis.
Análise de imagem Quantificada Estes resultados: partículas tratadas com PEG alcançadas com mais de 95 % de precisão de decodificação, enquanto a precisão de decodificação das partículas não tratadas caiu tão baixa quanto 42 %.
Eles descobriram que a formulação supreme period de 10 % de PEG 8.000 DA, o que forneceu estabilização eficaz sem introduzir viscosidade excessiva.
Os ensaios de difusão fluorescente reforçaram a hipótese do enchimento, confirmando a difusão rápida dos poros de hidrogel.
Os imunoensaios demonstraram que as partículas funcionalizadas com anticorpos mantiveram sua bioatividade após a liofilização e a reidratação, com sinais de detecção semelhantes às amostras frescas.
Mais importante ainda, as propriedades funcionais das micropartículas de hidrogel tratadas com PEG permaneceram estáveis após seis meses de armazenamento, provando a robustez do método.
Esses achados oferecem um método confiável para estabilizar micropartículas sensíveis de biossensing para seu uso em aplicativos do mundo actual que requerem armazenamento e transporte a longo prazo.
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Conclusão
Este estudo apresenta uma estratégia de liofilização bem -sucedida usando nanofillers PEG para manter a integridade estrutural e funcional de micropartículas de hidrogel codificadas graficamente.
Ao ocupar o quantity poroso do hidrogel, o PEG ajuda a prevenir a deformação durante o secador de congelamento, levando a partículas com forma preservada, alta precisão de decodificação e bioatividade duradoura.
Essa abordagem abordou um desafio importante no uso de biossensores baseados em hidrogel em vários ambientes, incluindo diagnóstico, monitoramento ambiental e aplicações clínicas.
Pesquisas futuras podem envolver um refinamento adicional das formulações de PEG e expandir o método para outros sistemas de micropartículas.
Referência do diário
Jang W. et al. (2025). Nanofiller de polietileno glicol para liofilização robusta de micropartículas de hidrogel codificadas graficamente. Pequeno 2503007). Doi: 10.1002/smll.202503007, https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202503007