Разработан новый био-клей для заживления ран.

1 год ago Sova_Noshnaya 0

Любой, кто когда-либо пытался надеть лейкопластырь, на влажную кожу знает, что это может быть сопряжено с определенными трудностями. Однако влажная кожа не является единственной проблемой для медицинских адгезивов – организм человека на 90% состоит из различных биологических жидкостей: кровь, сыворотка, лимфа и другие, которые мешают быстрому восстановлению и лечению ран. Многие из клеевых продуктов, применяемых сегодня в медицине, токсичны для клеток, теряют свою гибкость при высыхании, и ещё одна проблема плохо держаться на коже отслаиваясь при малейшем попадании влаги. Команда био-инженеров из Института Wyss и Школа инженерных и прикладных наук Гарварда Джона А. Полсона (SEAS) создала сверхсильный «крепкий клей», который биологически совместим и соединяется в собственными тканями человека, с прочностью хрящевой ткани, даже если кожа влажная.
Когда первый автор Джианю Ли, доктор философии (Бывший доктор Института Wyss, а теперь ассистент профессора в Университете Макгилла) начал думать о том, как улучшить медицинские адгезивы, он нашел решение в маловероятном месте: слизняк Dusky Arion. Dusky Arion (Arion subfuscus), эти слизни распространены в Европе и некоторых частях Соединенных Штатов, вырабатывает особый вид слизи, выделяемой в случае опасности, слизь настолько сильно закрепляет слизня на месте, что хищник просто не в силах оторвать его от поверхности. Этот клей был исследован и выяснилось, что в его основе лежат белки, на основе которых Ли и его коллега, изобрели двухслойный гидрогель, состоящий из альгинат-полиакриламидной матрицы, поддерживающей адгезивный слой. Этот слой имеет положительно заряженные полимеры, выступающие на его поверхности.

Новый, гибкий липкий материал,который имитирует клей слизней, склеивает биологические ткани(даже при намокании), не токсичны, и могут быть сформированы в листы (зеленого или синего цвета)
фото: Институт Висса при Гарвардском университете

Полимеры связываются с биологическими тканями организма через три механизма – электростатическое притяжение к отрицательно заряженным поверхностям клеток, ковалентные связи между соседними атомами и физическое взаимопроникновение, что делает новый биологический материал чрезвычайно сильным.
В экспериментальных испытаниях, необходимая энергия для разрушения клеящего слоя была более чем в три раза больше, по сравнению с другими клеями медицинского класса. И то удалось разрушить лишь сам гидрогель, а не связь между клеем и тканью. Новый материал демонстрирует беспрецедентный уровень высокой адгезионной прочности и вязкости матрицы.
Ученые исследовали свой адгезив на различных тканях животных, включая кожные покровы, хрящ, костный материал, а также сердце, артерию и печень, и обнаружили, что новый адгезивный материал обладает куда большей прочностью, чем другие подобные препараты. Твердый материал также показал хорошую стабильность и склеивание при имплантации органов у крыс в течение двух недель или при использовании для уплотнения отверстия в сердце свиньи, которое было механически раздуто и дефлировано, а затем подвергалось десяткам тысяч циклов растяжения. Можно сказать даже больше это не нанесло повреждения ткани, и не привело к спайке с окружающими тканями при применении.У крыс, клей нанес меньше воспалений, чем другие протестированные материалы.
Такой высокоэффективный материал имеет множество потенциальных применений в медицинской области, либо в виде пластыря, который можно отрезать до нужных размеров и нанести на поверхности кожи, либо в виде раствора для инъекций при более глубоких повреждениях и порезах. Также в будущем ученые полагают его можно будет применять для закрепления различных устройств применяемых в медицине, например специальное медицинское оборудование.
«В будущем мы можем создать такой клей из биоразлагаемых материалов, чтобы они сами распадались и выводились из организма, как только они они выполнили свою миссию. Мы могли бы даже объединить эту технологию с мягкой робототехникой для создания липких роботов или с новыми фармацевтическими препаратами, чтобы создать новый механизм доставки лекарств к органам», – говорит соавтор открытия Адам Селиз. «Природа часто уже нашла изысканные решения наших проблем; это вопрос знания, где искать и способность признать хорошую идею, когда вы ее видите,- говорит основатель Wyss Дональд Инбер, который также является профессором сосудистой биологии в Гарвардской медицинской школе – Мы рады видеть, как эта технология, вдохновленная скромным слизнем, может превратиться в новую технологию для хирургического лечения и заживления ран».
“Что меня поразило, они кажется, разработали элегантный подход с сильными клеющими свойствами и биосовместимостью таким образом, что этот материал может быть практически применен в клинических условиях”, – говорит Бланка Шарма, инженер-биомедик из Университета Флориды, которая не участвуют в работе над проектом.
Клеи с похожими химическими свойствами некоторые имеют ограниченное применение в медицине из-за токсичности. Другие, такие как фибриновый клей, не токсичный, но очень дорогой и его трудно использовать.
“Мы находимся в стадии, когда у нас есть технологии, которые действительно близки к решению важнейших проблем в хирургии, где современных методов не достаточно”, – утверждает Шарма.
Например, говорит она, было бы здорово если бы хирурги смогли закрыть дыру в сердце ребенка без швов. Или это технология может помочь восстановить хрящ, который невозможно сшить. Интересно представить, как могли бы, делать операции пациентам без применения швов
Однако это всё мечты, такой материал, как этот ещё не скоро будет введён в обиход придется пройти через годы испытаний, прежде чем новый материал может быть использован в организме человека.