Hydrogel baner vejen for biomedicinsk gennembrud

Udgivet i Avancerede funktionelle materialer , et team af biomedicinske ingeniører fra University of Sydney har udviklet en plasmateknologi til robust at fastgøre hydrogeler - et gelélignende stof, der strukturelt ligner blødt væv i den menneskelige krop - til polymere materialer, gør det muligt for fremstillede enheder bedre at interagere med omgivende væv.

For at fungere optimalt i kroppen, et fremstillet implantat - uanset om det er en kunstig hofte, en fremstillet rygmarvsskive eller konstrueret væv - skal binde og interagere med passende omgivende væv og levende celler.

Når det ikke sker, kan et implantat fejle eller, Stadig værre, blive afvist af kroppen. I hele verden, implantatfejl og afvisninger er en betydelig omkostning for sundhedssystemerne, lægger store økonomiske og sundhedsmæssige byrder på patienterne.

Holdet, som blev ledet af School of Biomedical Engineering, Dr. Behnam Akhavan og professor Marcela Bilek, med succes kombinerede hydrogeler, herunder dem fremstillet af silke med teflon- og polystyrenpolymerer.

"På trods af at de ligner kroppens naturlige væv; i lægevidenskaben er hydrogeler notorisk svære at arbejde med, da de i sagens natur er svage og strukturelt ustabile. De binder sig ikke let til faste stoffer, hvilket betyder, at de ofte ikke kan bruges i mekanisk krævende applikationer som f.eks. som i brusk- og knoglevævsteknik, " sagde Dr. Akhavan.

Hydrogeler er yderst attraktive til vævsteknologi på grund af deres funktionelle og strukturelle lighed med blødt væv fra menneskekroppen, " sagde ph.d.-studerende i biomedicinsk ingeniørvidenskab, Rashi Walia, som udførte forskningen i samarbejde med University of Sydney's School of Physics og School of Chemical and Biomolecular Engineering, samt Tufts University i Massachusetts, OS..

"Vores gruppes unikke plasmaproces, for nylig rapporteret i ACS anvendte materialer og grænseflader , sætter os i stand til at aktivere alle overflader af kompleks, porøse strukturer, såsom stilladser, at kovalent binde biomolekyler og hydrogeler", sagde ARC Laureate og Biomedical Engineering akademiker, Professor Marcela Bilek.

"Disse fremskridt muliggør skabelsen af ​​mekanisk robuste kompleksformede polymerstilladser infunderet med hydrogel, bringer os et skridt tættere på at efterligne egenskaberne af naturlige væv i kroppen, " sagde professor Bilek.

"Plasmaprocessen udføres i et enkelt trin, genererer nul affald, og kræver ikke yderligere kemikalier, der kan være skadelige for miljøet."

Biomedicinsk udstyr, organimplantater, biosensorer og vævstekniske stilladser, der skal drage fordel af den nye hydrogelteknologi.

"Der er flere scenarier, hvor denne teknologi kan bruges. Gelen kunne fyldes med et lægemiddel for at frigive langsomt over tid, eller det kan bruges til at efterligne strukturer såsom knoglebrusk, " sagde Dr. Akhavan.

"Disse materialer er også fremragende kandidater til applikationer såsom lab-on-a-chip platforme, bioreaktorer, der efterligner organer, og biomimetiske konstruktioner til vævsreparation samt antifouling-belægninger til overflader nedsænket i havmiljøer."

Forskningen testede materialet ved hjælp af biomolekyler fundet i kroppen, som viste en positiv cellulær respons.

Dr. Akhavan og teamet vil udvikle deres forskningsområde og videreudvikle teknologien til at kombinere hydrogeler med ikke-polymere faste materialer, såsom keramik og metaller.