Ao considerar os bioimplantes, uma das principais preocupações é a resposta do corpo estranho (FBR)-uma reação imunomediada a materiais estrangeiros ou sintéticos. Essa resposta começa com a adsorção de proteínas e, finalmente, leva ao encapsulamento do implante pelo colágeno e pelo tecido fibrótico. Além dos riscos dos pacientes, a FBR apresenta desafios significativos para implantes bioeletrônicos, pois a barreira fibrótica resultante impede o contato íntimo entre o dispositivo e o tecido circundante, dificulta a transmissão do sinal e, assim, limita a vida funcional do implante do implante (Fig. 1). Embora os esforços substanciais tenham sido dedicados a projetar biomateriais não eletrônicos que suprimam o FBR, foi dada comparativamente pouca atenção ao desenvolvimento de projetos resistentes à FBR para materiais eletrônicos.
Figura 1. Os processos de FBR em tipos comuns de dispositivos implantáveis e as influências negativas
Em specific, os semicondutores – que mostraram potencial significativo em vários dispositivos bioeletrônicos – precisam ser expostos na superfície do dispositivo para permitir a transdução de sinal. Embora os polímeros semicondutores projetados com propriedades mecânicas semelhantes a tecidos possam ajudar a mitigar o FBR, as lacunas substanciais permanecem no desenvolvimento de polímeros semicondutores compatíveis com imune-compatíveis. Para atender a essa necessidade não atendida, nosso trabalho recente publicado em Materiais naturais Introduziu um conjunto de estratégias de projeto molecular destinado a alcançar a compatibilidade imune intrínseca em polímeros semicondutores.
Integramos o selenofeno ao spine do polímero como substituto do tiofeno, uma estratégia demonstrada para promover simultaneamente a compatibilidade imune e manter o alto desempenho elétrico. Paralelamente, inspirando -se em estudos imunológicos destacando os grupos funcionais imunomoduladores, incorporamos essas porções (THP e TMO) nas cadeias laterais de polímeros semicondutores para suprimir a FBR. Usando o P (G2T-T) bem caracterizado como polímero inicial para implementar esses projetos, mostramos uma redução substancial no FBR, como evidenciado por uma diminuição de 68% na densidade de colágeno ao redor dos implantes (Fig. 2).
Anteriormente, não havia caracterizações rigorosas de comportamentos de FBR para polímeros semicondutores. Para fornecer uma compreensão abrangente dos efeitos supressores do FBR de nosso design, realizamos uma série de ensaios imunológicos sistemáticos. Em resumo, nossas duas estratégias demonstraram regulamentar negativamente os biomarcadores pró-inflamatórios e common as anti-inflamatórias, mitigando o FBR suprimindo a ativação do macrófago (Fig. 3). Além disso, este estudo revela o potencial imunomodulador das estruturas à base de selenofeno, destacando uma abordagem promissora de projeto molecular que aproveita elementos como o seleneto para construir unidades conjugadas com compatibilidade imunológica intrínseca. Os detalhes podem ser encontrados em nosso artigo publicado.
Demonstramos que os projetos de semicondutores imun-compatíveis mantinham excelente desempenho elétrico em dispositivos de transistor eletroquímico orgânico (OECT). Notavelmente, a incorporação de um spine de selenofeno resultou em maior mobilidade portadora de carga que atinge 1,2 cm2V-1s-1e também maior transcondutância, em comparação com a contraparte convencional à base de tiofeno, destacando o potencial da engenharia de spine contendo seleneto. Avaliamos ainda o desempenho crônico in vivo de nossos materiais comparando a atual retenção de dispositivos OECT implantados durante um período de três meses. Dando um passo adiante, fabricamos dispositivos de oets suaves com base em nossos polímeros semicondutores e demonstramos com sucesso o uso crônico para o registro de sinais de eletrocardiografia (ECG) e eletromiograma (EMG) em camundongos vivos. Após quatro semanas de implantação, os projetos imune-compatíveis mantiveram amplitudes de sinal significativamente mais altas, destacando sua promessa para aplicações bioeletrônicas crônicas (Fig. 4).
Acreditamos que a versatilidade desses princípios de design para polímeros conjugados imune-compatíveis abriria uma ampla plataforma para expandir outras categorias funcionais, como detecção bioquímica, imagem de fluorescência e bio-estimulações. A integração dessas estratégias com projetos de baixo módulo pode aliviar ainda mais a incompatibilidade mecânica na interface tecidual. Além dessas aplicações imediatas, os polímeros conjugados – em suas estruturas quimicamente distintas – oferecem uma oportunidade única para o estudo sistemático da FBR. As idéias obtidas com este estudo podem impulsionar o desenvolvimento de dispositivos bioeletrônicos de próxima geração, abrindo caminho para interfaces intrinsecamente imune-compatíveis, multifuncionais e de alto desempenho entre eletrônicos e tecido biológico.
Este trabalho intitulado “Projetos imunes compatíveis com polímeros semicondutores para bioeletrônica com resposta do corpo estrangeiro suprimido” foi publicado no Materiais naturais.
