Разработан гидрогель, способный восстанавливать сердце, мышцы и голосовые связки
Объединив знания в области химии, физики, биологии и инженерии, ученые из Университета МакГилла разработали биоматериал, достаточно прочный для восстановления сердца, мышц и голосовых связок, что представляет собой крупное достижение в области регенеративной медицины.
"Люди, восстанавливающиеся после повреждения сердца, часто проходят долгий и сложный путь. Заживление затруднено из-за постоянного движения тканей, которое они должны выдерживать, когда бьется сердце. То же самое относится и к голосовым связкам. До сих пор не существовало инъекционного материала, достаточно прочного для этой работы", - говорит Гуанью Бао, аспирант кафедры машиностроения Университета Макгилла.
Команда под руководством профессора Люка Монжо и доцента Цзянюй Ли разработала новый инъекционный гидрогель для восстановления ран. Гидрогель - это тип биоматериала, который обеспечивает пространство для жизни и роста клеток. После введения в организм биоматериал образует стабильную пористую структуру, позволяющую живым клеткам расти или проходить через нее для восстановления поврежденных органов.
"Результаты многообещающие, и мы надеемся, что однажды новый гидрогель будет использоваться в качестве имплантата для восстановления голоса у людей с поврежденными голосовыми связками, например, у людей, переживших рак гортани", - говорит Гуанью Бао.
Ученые проверили прочность своего гидрогеля в разработанной ими машине, имитирующей экстремальную биомеханику голосовых связок человека. Вибрируя со скоростью 120 раз в секунду в течение более 6 миллионов циклов, новый биоматериал остался целым, в то время как другие стандартные гидрогели разрушились на части, не выдержав нагрузки.
Исследователи протестировали три различных гидрогеля, используя биореактор голосовых связок. В то время как новый гидрогель оставался стабильным, два стандартных гидрогеля, которые представляют собой большинство существующих инъекционных гидрогелей, не выдержали испытания. Кредит: Сарех Тахери
"Мы были невероятно взволнованы, когда увидели, что он прекрасно работает в нашем тесте. До нашей работы ни один инъекционный гидрогель не обладал одновременно высокой пористостью и прочностью. Чтобы решить эту проблему, мы ввели в нашу формулу порообразующий полимер", - говорит Гуанью Бао.
Инновация также открывает новые возможности для других применений, таких как доставка лекарств, тканевая инженерия и создание модельных тканей для скрининга лекарств, говорят ученые. Команда даже собирается использовать технологию гидрогелей для создания легких для тестирования препаратов COVID-19.
"Наша работа подчеркивает синергию материаловедения, машиностроения и биоинженерии в создании новых биоматериалов с беспрецедентными характеристиками. Мы с нетерпением ждем возможности внедрить их в клинику", - сказал профессор Цзянюй Ли, занимающий Канадскую исследовательскую кафедру по биоматериалам и здоровью опорно-двигательного аппарата.
