Muslinge-inspireret lim kunne en dag gøre fosteroperation mere sikker

Om man skal operere et foster, er en hjerteskærende beslutning. Denne type operation involverer penetrering af den meget sarte fostervandssæk, øgede sundhedsrisici for fosteret. Nu rapporterer forskere udviklingen af ​​en lim, inspireret af muslingers ihærdige greb på glatte sten, der en dag kunne være med til at redde livet for de yngste patienter.

Forskerne præsenterer deres resultater i dag ved det 254. nationale møde og udstilling af American Chemical Society (ACS). ACS, verdens største videnskabelige samfund, holder mødet her til og med torsdag. Den har næsten 9, 400 oplæg om en bred vifte af naturvidenskabelige emner.

"En af de største risici ved at udføre operation på fostre er ikke selve det kirurgiske indgreb, men indsættelse af et fosterskop gennem fostervandssækken, som er meget skrøbelig, "Diederik Balkenende, Ph.D., siger. "Efter operationen, det lille hul, hvor kikkerten trængte ind i membranen, kan begynde at rive. Hvis det rives helt i stykker, for tidlig fødsel er sandsynlig. Fordi disse operationer ofte udføres i andet trimester i god tid før fosteret er fuldt udviklet, tidlig fødsel øger risikoen for føtal sygelighed. Et klæbemiddel, der kan forhindre, at fostersækken rives i stykker, kan hjælpe fosteret med at forblive i livmoderen længere, hvilket potentielt ville føre til en sundere fremtid for barnet."

Et velkendt eksempel på en alvorlig fødselsdefekt, der ville gøre et foster til en kandidat til operation, er spina bifida. Det er en tilstand, hvor neuralrøret - den del, der bliver barnets hjerne og rygmarv - ikke udvikler sig eller lukker ordentligt.

For at løse sådanne problemer for et par årtier siden, kirurger måtte skære en kvindes underliv og livmoder op. Nu, læger kan bruge tynde endoskopiske værktøjer til at udføre operationer gennem et lille hul. Stadig, at nå fosteret, instrumenterne skal trænge ind i fostersækken, som ikke kan hele eller let kan sys til, fordi den er så skrøbelig. At forsegle den med et klæbemiddel er en udfordring, fordi membranen er våd; desuden, at levere en kirurgisk lim efter operationen er en stor hindring.

For at løse problemet med våd vedhæftning, forskere har henvendt sig til muslinger for at få inspiration. Muslinger producerer klæbrige stoffer, der gør det muligt for dem at klamre sig til sten og skibsskrog i våde omgivelser, selv under bankende bølger. At udvikle efterligninger af disse stoffer til kirurgisk brug involverer at forvandle dem til hydrogeler. Men denne omdannelse har hidtil krævet kemiske tværbindere, der kunne være giftige for fostre.

Balkenende, en postdoc-forsker i Philip Messersmiths laboratorium, Ph.D., ved University of California, Berkeley ønskede at eliminere tværbinderne. Så han infunderede en klæbende ingrediens fra muslingefoden kaldet dihydroxyphenylalanin, eller DOPA, til en speciel polymer, der kan opløses i et biokompatibelt opløsningsmiddel. Opløsningen kan derefter trækkes i en sprøjte. For at teste deres materiale, forskerne brugte stykker af en hinde, der omgiver en ko's hjerte, som en model af fostersækken. De påførte opløsningen med sprøjten på overlappende stykker af det våde, filmagtige væv. Ved kontakt med fugt på vævene, blandingen blev straks gummiagtig. Efter cirka en time, limsættet og holdt stykkerne sammen.

Men selv med den rigtige polymer og opløsningsmiddel, forskerne manglede stadig at finde ud af, hvordan løsningen kunne fungere i en rigtig operation.

"At reparere et hul i fostersækken er en skræmmende ingeniørudfordring, " siger Messersmith. "Så ud over den nye polymer, vi laver, vi nærmer os leveringen fra en ny vinkel, hvilket er det, vi kalder præ-forsegling. At injicere den flydende polymer mellem livmoderens indre væg og fostersækken og lade den hærde før operationen kunne give den mekaniske støtte, der er nødvendig for at forhindre hullet i at rive og forårsage et katastrofalt brud."

At få klæbemidlet ind i klinisk praksis vil kræve yderligere arbejde. Forskerne perfektionerer stadig deres lim og undersøger biokompatibilitet. Prækliniske forsøg med dyr skal også afsluttes, siger Balkenende.