Łącząc wiedzę z zakresu chemii, fizyki, biologii i inżynierii, naukowcy z McGill University opracowują biomateriał wystarczająco wytrzymały, aby naprawić serce, mięśnie i struny głosowe, co stanowi ogromny postęp w medycynie regeneracyjnej.
„Ludzie powracający do zdrowia po uszkodzeniu serca często stają w obliczu długiej i trudnej podróży. Gojenie jest trudne, ponieważ tkanki muszą wytrzymać ciągły ruch, gdy serce bije. To samo dotyczy strun głosowych. Do tej pory nie było wystarczająco mocnego materiału do wstrzyknięć ”, mówi Guangyu Bao, doktorant na Wydziale Inżynierii Mechanicznej Uniwersytetu McGill.
Zespół kierowany przez profesora Luca Mongeau i adiunkta Jianyu Li opracował nowy hydrożel do wstrzykiwania do gojenia ran. Hydrożel to rodzaj biomateriału, który zapewnia komórkom miejsce do życia i wzrostu. Po wstrzyknięciu do organizmu biomateriał tworzy stabilną, porowatą strukturę umożliwiającą żywym komórkom wzrost lub przechodzenie przez nie w celu naprawy uszkodzonych narządów.
„Wyniki są obiecujące i mamy nadzieję, że pewnego dnia nowy hydrożel zostanie wykorzystany jako implant do przywracania głosu osobom z uszkodzonymi strunami głosowymi, na przykład po przebytym raku krtani” – mówi Guangyu Bao.
Naukowcy przetestowali trwałość hydrożelu w maszynie, którą opracowali do symulacji ekstremalnej biomechaniki ludzkich strun głosowych. Wibrując 120 razy na sekundę przez ponad 6 milionów cykli, nowy biomateriał pozostał nienaruszony, podczas gdy inne standardowe hydrożele rozpadły się na kawałki, nie mogąc poradzić sobie z obciążeniem.
„Byliśmy niesamowicie podekscytowani, widząc, że działa idealnie w naszym teście. Przed rozpoczęciem pracy żadne hydrożele do wstrzykiwania nie wykazywały jednocześnie wysokiej porowatości i wytrzymałości. Aby rozwiązać ten problem, wprowadziliśmy do naszej formuły polimer tworzący pory”, mówi Guangyu Bao.
Naukowcy twierdzą, że innowacja otwiera również nowe możliwości dla innych zastosowań, takich jak dostarczanie leków, inżynieria tkankowa i tworzenie modelowych tkanek do badań przesiewowych leków. Zespół zamierza nawet wykorzystać technologię hydrożelu do stworzenia płuc do testowania leków na COVID-19.
„Nasza praca podkreśla synergię materiałoznawstwa, inżynierii mechanicznej i bioinżynierii w tworzeniu nowatorskich biomateriałów o bezprecedensowej wydajności. Nie możemy się doczekać przełożenia ich na grunt kliniki” – powiedział profesor Jianyu Li, który jest kierownikiem kanadyjskiej katedry ds. biomateriałów i zdrowia mięśniowo-szkieletowego.
