Nye biomaterialer kan finjusteres til medicinske anvendelser

Det er lykkedes forskere i Storbritannien og USA at 'finjustere' et nyt termoplastisk biomateriale, så både den hastighed, hvormed det nedbrydes i kroppen, og dets mekaniske egenskaber kan kontrolleres uafhængigt.

Materialet, en type polyester, er designet til brug ved reparation af blødt væv eller fleksibel bioelektronik af et team ved University of Birmingham i Storbritannien og Duke University i USA.

Materialer, der med succes kopierer den nødvendige elasticitet og styrke af biologiske væv, men som også nedbrydes biologisk over en passende tidsskala, er ekstremt vanskelige at konstruere. Dette skyldes, at den kemi, der bruges til at fremstille et materiales mekaniske egenskaber, også typisk vil styre den hastighed, hvormed det nedbrydes.

I et nyt fremskridt, holdet har nu vist, hvordan tilsætning af ravsyre - et produkt, der findes naturligt i kroppen - kan bruges til at kontrollere nedbrydningshastigheden.

I en ny undersøgelse, udgivet i Naturkommunikation , forskere viste, hvordan polyesterbiomaterialet nedbrydes gradvist over en periode på fire måneder, med sundt væv, der vokser ind i og til sidst erstatter implantatet. Forsøg på rotter blev også udført for at bekræfte materialets biokompatibilitet og sikkerhed.

Ved at variere mængderne af ravsyre kunne teamet kontrollere den hastighed, hvormed vand trænger ind i materialet og dermed nedbrydningshastigheden. Som regel, de strukturelle ændringer, der øger nedbrydningshastigheden, vil forårsage et tab af styrke, men dette materiale er designet med specifik stereokemi, der efterligner naturgummi og tillader dets mekaniske egenskaber at blive fint kontrolleret. Det betyder, at ethvert tab af styrke kan kompenseres for ved at foretage passende stereokemiske justeringer. Dette er et væsentligt fremskridt, som hidtil ikke er opnået i noget andet nedbrydeligt biomateriale.

Medforfatter til undersøgelsen Professor Andrew Dove forklarer:"Biologiske væv er komplekse med varierende elastiske egenskaber. Bestræbelser på at producere syntetiske erstatninger, som har de rigtige fysiske egenskaber, og som også kan nedbrydes i kroppen, har været i gang i årtier.

"En del af udfordringen er, at en 'one-size-fits-all' tilgang ikke virker. Vores forskning åbner mulighed for at konstruere biologiske implantater med egenskaber, der kan finjusteres til hver specifik anvendelse."

Professor Matthew Becker, der har dobbelte ansættelser i kemi og maskinteknik og materialevidenskab hos Duke, bemærker, at biomaterialer og regenerativ medicin samfund har været stærkt begrænset til nogle få materialer, som mangler mangfoldigheden af ​​egenskaber rapporteret i denne undersøgelse. "De materialer, vi har udviklet, giver et reelt fremskridt i den igangværende søgen efter nye biomaterialer. Materialets afstembare natur gør det velegnet til en række forskellige anvendelser, fra erstatningsknogle til vaskulære stents til bærbar elektronik. Yderligere arbejde for at bevise materialets biokompatibilitet og dets anvendelse i mere avanceret demonstration er i gang."