En hydrogel, der klæber godt til brusk og menisk

EPFL-forskere har udviklet en hydrogel – bestående af næsten 90 % vand – som naturligt klæber til blødt væv som brusk og menisken. Hvis hydrogelen bærer reparationsceller, det kan hjælpe beskadiget væv med at hele.

Nogle typer kropsvæv, som brusk og menisk, har ringe eller ingen blodforsyning og er ude af stand til at hele, hvis de bliver beskadiget. En lovende tilgang til dette problem er at injicere en hydrogel fyldt med reparationsceller eller lægemidler i det beskadigede område i håbet om at stimulere vævsregenerering.

Imidlertid, kommercielle hydrogeler bliver ikke siddende efter påføring på behandlingsområdet på grund af tryk fra kroppens bevægelser og strømmen af ​​kropsvæsker. Læger bruger derfor specielle membraner til at holde hydrogelen på plads, alligevel er disse membraner fastgjort med suturer, der perforerer selve det væv, som hydrogelen skal hele.

To EPFL forskningsgrupper, ledet af Dominique Pioletti og Pierre-Etienne Bourban, har skabt en biokompatibel hydrogel, der naturligt klæber til blødt væv som brusk og menisken. Deres hydrogel, som er næsten 90 % vand, kan modstå mekaniske belastninger og omfattende deformationer og eliminerer derfor behovet for en separat bindingsproces. Deres forskning er blevet offentliggjort i ACS anvendte materialer og grænseflader .

"Vores hydrogel er ti gange mere klæbende end i øjeblikket tilgængelige bioadhæsiver på markedet, såsom fibrin, " siger Pioletti, leder af Laboratoriet for Biomekanisk Ortopædi i EPFL's School of Engineering. "Og takket være det høje vandindhold, vores hydrogel minder meget om det naturlige væv, den er designet til at hele."

Komposit dobbeltnetværkshydrogel

Den nye hydrogel er faktisk et kompositmateriale bestående af en dobbeltnetværksmatrix og et fibernetværk. Denne struktur bevarer materialets stærke klæbeevne ved at sløve påvirkningen af ​​mekaniske spændinger. "Den dobbelte netværksstruktur fordeler indkommende mekanisk energi gennem hydrogelen, så materialet udviser forbedret vedhæftning, når det komprimeres eller strækkes, " siger Pioletti. "I hydrogeler, der mangler disse dæmpningsmekanismer, de mekaniske spændinger er koncentreret på grænsefladen mellem hydrogelen og vævet, og hydrogelen slipper ret nemt."

Martin Broome, som leder mund- og kæbekirurgisk afdeling på universitetshospitalet i Lausanne (CHUV) og er medforfatter til artiklen, er overbevist om, at denne type hydrogel kan gøre en reel forskel. "Hvis vi bygger på hydrogelens bemærkelsesværdige klæbeegenskaber, der kan åbne døren til en lang række potentielle applikationer. En dag, for eksempel, det kan bruges i stedet for metalliske materialer som titanium til at sætte knoglebrud. Mere umiddelbart, Vi behøver muligvis ikke længere bruge komplekse suturer på nogle typer blødt væv."

I sin nuværende form, hydrogelen udviklet på EPFL kan klæbe til flere typer væv. Det næste skridt for forskerne bliver at skræddersy det til specifikke applikationer. "Nu hvor vores materiale har demonstreret sine overlegne mekaniske egenskaber, vi vil arbejde på at fylde det med forskellige midler, der kan hjælpe med at helbrede en patients brusk eller menisk, " slutter Pioletti.