Новый материал с оптимальными свойствами может заменить ткани человека

Исследователи из Технологического университета Чалмерса, Швеция, создали новый резиноподобный материал с уникальным набором свойств, которые могут служить заменой человеческой ткани в медицинских процедурах. Материал имеет потенциал, чтобы иметь большое значение для жизни многих людей. Исследование было недавно опубликовано в научном журнале ACS Nano.

При разработке продукции для медицинских технологий существует большой спрос на новые натуральные материалы, подходящие для интеграции с телом. Введение материалов в организм сопряжено со многими рисками, такими как, например, серьезные инфекции. Многие из используемых сегодня веществ, таких как ботокс, очень токсичны. Необходимы новые, более адаптируемые материалы.

В новом исследовании ученые из Технологического университета Чалмерса разработали материал, состоящий исключительно из компонентов, которые, как уже было показано, хорошо работают в организме.

Основа материала такая же, как плексиглас, материал, используемый в медицинской технике. Переработав дизайн и наноструктурирование, исследователи придали материалу уникальную комбинацию свойств. Их первоначальное намерение состояло в том, чтобы произвести твердый, подобный кости материал, но у них были неожиданные результаты.

«Мы были очень удивлены, что материал оказался очень мягким, гибким и чрезвычайно эластичным. Мы пришли к выводу, что он не будет работать в качестве материала для замены костей. Но новые и неожиданные свойства сделали наше открытие столь же захватывающим», – говорит Ананд Кумар Раджасекхар, доктор философии в области материаловедения и один из исследователей..

Результаты показали, что новый резиноподобный материал может подходить для многих применений, которые требуют необычного сочетания свойств – высокой эластичности, легкой обрабатываемости и пригодности для использования в медицине.

«Первое применение, которое мы сейчас рассматриваем, – это мочевые катетеры. Материал может быть сконструирован таким образом, чтобы предотвратить рост бактерий на поверхности, что означает, что он очень хорошо подходит для медицинского применения», – говорит Мартин Андерссон, руководитель исследовани и профессор химии в Чалмерсе.

Структура нового нано-каучукового материала позволяет обрабатывать его поверхность таким образом, чтобы он стал антибактериальным, естественным, нетоксичным. Это достигается путем прилипания антимикробных пептидов – небольших белков, которые являются частью врожденной иммунной системы – на его поверхность. Это может снизить потребность в антибиотиках, что является важным вкладом в борьбу с растущей устойчивостью к антибиотикам.

Поскольку новый материал можно вводить и вставлять с помощью хирургической операции с замочной скважиной, он также может помочь уменьшить необходимость в кардинальных операциях и операциях по восстановлению частей тела. Материал может вводиться через стандартную канюлю в виде вязкой жидкости, так что он образует свои собственные упругие структуры внутри тела. 

«Существует много заболеваний, при которых хрящ разрушается и возникает трение между костями, что причиняет сильную боль пострадавшему. В этих случаях этот материал потенциально может заменить этот хрящ», – продолжает Мартин Андерссон.

Еще одним преимуществом материала является то, что он содержит трехмерно упорядоченные нанопоры. Это означает, что он может быть загружен лекарством для различных терапевтических целей, таких как улучшение заживления и уменьшение воспаления. Это позволяет проводить локальное лечение, избегая, например, необходимости обрабатывать весь организм лекарствами, что может помочь уменьшить проблемы, связанные с побочными эффектами. Поскольку он не токсичен, он также хорошо работает в качестве наполнителя – поэтому исследователи рассматривают пластическую хирургию как еще одну очень интересную потенциальную область применения нового материала.

«Сейчас я работаю полный рабочий день с нашей недавно созданной компанией Amferia, чтобы провести исследование для промышленности. Мне было приятно видеть большой реальный интерес к нашему материалу. Это многообещающе с точки зрения достижения нашей цели, а именно: обеспечить реальную общественную выгоду», – заключает Ананд.

DOI: 10.1021 / acsnano.9b01924

Вас также может заинтересовать:

10 технологий, которые формируют медицину будущего