Internship Reports and Monograph Entitled "Injectable Nanocomposite Hydrogels for targeted and local interventions in cancer, wound healing, and tissue engineering"

Abstract

Hydrogels that mimic the extracellular matrix (ECM) have applications in a variety of biomedical fields. Injectable hydrogels (IHs), which are generated by polymer crosslinking, allow for less invasive administration and homogeneous integration of therapeutic substances. The combination of IHs with nanosystems has resulted in remarkable advances in biomedical research. By addressing IHs limitations (fragility, poor mechanical strength, limited degradation control, and potential inflammatory response) through the incorporation of nanoparticles (NPs), injectable nanocomposite (NC) hydrogels have emerged as versatile platforms, offering improved biocompatibility, enhanced mechanical strength, and precise controlled drug release. Injectable NC hydrogels have revolutionized cancer therapy, wound management, and tissue engineering by providing targeted and localized interventions. In the field of cancer therapy, these systems allow for more specific treatment with minimal systemic exposure. Other biomedical applications include wound healing, particularly the management of diabetic wounds (DWs) and skin-tumor induced wounds. Furthermore, injectable NC hydrogels provide innovative solutions for bone tissue engineering (BTE), and cardiac tissue engineering. This review offers a thorough examination of current developments and biomedical applications of injectable NC hydrogels, highlighting their critical significance as a key strategy for providing localized interventions and promoting significant advances in a range of biomedical fields.

Os hidrogéis que mimetizam a matriz extracelular (ECM) têm aplicações em vários campos biomédicos. Os hidrogéis injetáveis (IHs), obtidos através da ligação entre polímeros, permitem uma administração menos invasiva e uma integração homogénea de substâncias terapêuticas. A combinação de IHs com nanossistemas resultou em avanços notáveis na pesquisa biomédica. Os hidrogéis injetáveis à base de nanocompostos (NCs) (IHs onde são incorporadas nanopartículas (NPs)) apresentam um desempenho superior em termos de biocompatibilidade, resistência mecânica, e libertação precisa e controlada de medicamentos, superando as limitações dos IHs convencionais (fragilidade, baixa resistência mecânica, controlo limitado da degradação, e potencial resposta inflamatória). Neste contexto, os hidrogéis injetáveis à base de NCs revolucionaram a terapia do cancro, o tratamento de feridas, e a engenharia de tecidos, permitindo intervenções localizadas e vetorizadas. No caso da terapia do cancro, estes sistemas permitem um tratamento mais específico, e com a mínima exposição sistémica. Outras aplicações biomédicas dos hidrogéis injetáveis à base de NCs incluem a cicatrização de feridas, particularmente o tratamento de feridas diabéticas (DWs),e de feridas induzidas por tumores na pele. Além disso, os hidrogéis injetáveis à base de NCs oferecem soluções inovadoras no âmbito da engenharia de tecido ósseo (BTE), e na engenharia de tecido do miocárdio. Esta revisão oferece uma análise minuciosa dos desenvolvimentos atuais e das aplicações biomédicas dos hidrogéis injetáveis à base de NCs, destacando a sua relevância como uma estratégia inovadora fundamental para fornecer intervenções localizadas, e promover avanços significativos numa grande variedade de campos biomédicos.