Anorganické biomateriály pro adhezi měkkých tkání

Angela Belcher: Using nature to grow batteries (Červen 2019).

Anonim

Vědci z Okayama University popisují v Acta Biomaterialia nový typ biokompatibilního adhezivního materiálu. Lepidlo, vyrobené z nanočástic hydroxyapatitu, lepí jak syntetické hydrogely, tak myši z měkké tkáně, což poskytuje slibnou alternativu k organickým materiálům, které se v současnosti používají pro klinické aplikace.

Jako alternativa k chirurgickému šití se stehem, praxe používání adhezních organických materiálů pro spojení měkkých tkání je po celá desetiletí. Avšak v současné době používané klinické lepidla často trpí omezenou biokompatibilitou a / nebo neoptimální přilnavostí. Tým výzkumníků vedený Takuyou Matsumoto z Okayamské univerzity a kolegy nyní identifikoval třídu biologicky kompatibilních biologicky rozložitelných sloučenin, které vykazují slibné adhezní vlastnosti při aplikaci na myší měkké tkáně.

Vědci se spoléhali na nedávný objev, že některé nanostrukturní materiály vykazují pozoruhodnou přilnavost. Například zavedení disperze nanočástic oxidu křemičitého mezi dva hydrogely vede k rychlému přilnutí hydrogelů - účinek, který se nyní dále rozvíjí pro průmyslové, neklinické aplikace. Aby se dosáhlo úrovně biokompatibility vyžadované pro klinické využití, Matsumoto a kolegové experimentovali s nanočásticemi hydroxyapatitu (HAp), anorganického materiálu nalezeného v lidských tvrdých tkáních, jako jsou kosti a zuby. HAp-kompozity se běžně používají pro ortopedické a zubní implantáty, stejně jako pro tkáňové inženýrství. Vědci uváděli, že disperze nanočásticového HAp by se měly chovat jako biokompatibilní lepidla - myšlenka, kterou dokázali experimentálně potvrdit.

Matsumoto a kolegové nejprve zkoumali vliv HA-nanočásticových disperzí na adhezi syntetických hydrogelů; přítomnost HAp zřetelně zvýšila úroveň adheze. Sušení disperzí - vedoucí ke vzniku pevných HAp 'desek - zvýšilo soudržnost nanočástic HAp a použití desek jako adhezivního činidla vedlo k ještě lepší lepivosti mezi hydrogely. Vědci poté testovali desky HAp na různých myších měkkých tkáních: svaly, plic, ledviny a další tkáně mohly být úspěšně slepeny dohromady. Pro myší kožní tkáně byla pozorována přilnavost nejméně dvakrát tak velká, jaká byla získána komerčním organickým lepidlem.

Zjištění Matsumota a kolegů jsou nejen relevantní pro vývoj nových postupů pro hojení chirurgických ran, ale také pro technologie pro podávání léků - potenciál hydrogelů jako kontejnerů pro léky je již dlouho uznáván. Podle slov výzkumníků: "Naše výsledky pomohou nejen vyvíjet efektivní přístup k uzavření narezaných měkkých tkání, ale také hledat nové způsoby, jak integrovat měkké tkáně se syntetickými hydrogely (jako jsou zásoby léků)."

Hydroxyapatit

Hydroxyapatit (HAp), také známý jako hydroxylapatit, je minerál obsahující vápník, který se vyskytuje v lidských kostech a zubech. Syntetický HAp se často používá jako potah pro prostetické implantáty, jako náhražky kyčel, kostí nebo zubů, protože se předpokládá, že stimulují osseointegraci. Pokusy Takuya Matsumata z Okayamské univerzity a kolegové nyní ukázaly potenciál disperzí nanočástic HAp jako biokompatibilních, anorganických adhezivních materiálů.

Hydrogely

Hydrogel je materiál sestávající z trojrozměrné sítě hydrofilních (tj. Neodpuzujících vodu) polymerních řetězců s molekulami vody mezi nimi. Hydrogely mohou obsahovat až 90% vody a používají se v různých biotechnologických a lékařských aplikacích. Používají se také k testování adhezivních vlastností biomateriálů a systémů pro podávání léků, stejně jako ve studii Matsumato a kolegů: testy adhezivity nanočásticových disperzí HAp vedly k identifikaci slibného biokompatibilního adheziva schopného slepit myší měkké tkáně dohromady.

menu
menu