Forudsigelse af avanceret medicinsk udstyrs nedbrydningsadfærd

Polymermaterialer spiller en afgørende rolle i nutidens medicin. Mens mange applikationer kræver langtidsholdbare enheder, andre nyder godt af materialer, der går i opløsning, når deres arbejde er udført. Udformningen af ​​sådanne materialer afhænger i høj grad af evnen til at forudsige deres nedbrydningsadfærd.

Et team af forskere ved Helmholtz-Zentrum Geesthacht ledet af prof. Andreas Lendlein etablerede en metode til hurtigere og mere pålideligt at forudsige nedbrydningen af ​​disse polymermaterialer med sofistikerede molekylære arkitekturer. Resultaterne er blevet rapporteret i dag i det første nummer af tidsskriftet Cell Rapporter Fysisk Videnskab .

Med den såkaldte Langmuir teknik, forfatterne overfører materialet til et 2-D system, og derved omgå de komplekse transportprocesser, der påvirker nedbrydningen af ​​tredimensionelle objekter. De skabte analytiske modeller, der beskriver forskellige polymerarkitekturer, der er af særlig interesse for design af multifunktionelle implantater, og bestemte de kinetiske parametre, der beskriver nedbrydningen af ​​disse materialer.

I næste trin, forskerne ønsker at bruge disse data til at udføre computersimuleringer af nedbrydningen af ​​terapeutiske polymeranordninger. De regulerende myndigheder foreskriver allerede computersimuleringer af sådanne enheders ydeevne, for eksempel til nogle stents. Indsigten opnået ved 2D-nedbrydningsundersøgelserne vil helt sikkert forbedre disse simuleringer. Ved at introducere en metode til hurtigt at forstå og forudsige nedbrydningen af ​​polymermaterialer, HZG-forskerne bidrager væsentligt til at etablere innovative, multifunktionelle polymerer til regenerativ medicin.

Baggrund—Multifunktionelle biomaterialer

En implementering af nedbrydelighed kan være særlig nyttig for implantater såsom suturer eller hæfteklammer. Disse genstande er kun nødvendige midlertidigt som en mekanisk støtte. Fremtidige medicinske implantater forventes at udføre meget mere komplekse opgaver. Disse nedbrydelige enheder vil for eksempel kunne programmeres i en komprimeret form og på denne måde implanteres ved minimalt invasive teknikker, frigive et lægemiddel, der understøtter helingsprocessen, rekruttere de rigtige celler til dens overflade og rapporter tilbage om fremskridt med genopretningen. Her er nedbrydning kun én ud af flere funktioner, der er integreret i materialerne. Endnu, nedbrydning er yderst kritisk, fordi det ændrer materialet på molekylært niveau. For at implementere flere funktioner i et materiale, dens molekylære struktur er designet i en distinkt, ofte kompleks måde. At forstå, hvordan nedbrydning påvirker denne molekylære arkitektur, er nøglen til at sikre, at alle funktionerne udføres efter hensigten. Den tyndtlagsmetode, der præsenteres i undersøgelsen, kan have en transformativ rolle for at designe sådanne nedbrydelige polymerer.