Nanoteknologi forbedrer kardiovaskulær implantatfastgørelse

(Phys.org) —Jeong-Yeol Yoon, lektor i landbrugs- og biosystemteknik, og Dr. Marvin Slepian, professor i kardiologi og biomedicinsk teknik, samarbejdet om at teste, hvordan nanoteknologibaserede teknikker kan bruges til bedre at lette adhæsion mellem væv og implanterede enheder.

"Da vi skabte nanoteksturoverfladen, vi troede, det kunne bruges som en klæbrig overflade til implantaterne, " siger Yoon.

Celle-substrat adhæsion involverer samspillet mellem mekaniske egenskaber, overfladetopografiske træk, elektrostatisk ladning og biokemiske mekanismer. Ved at arbejde på nanoskalaniveau, Yoon var i stand til at maksimere de fysiske egenskaber af det underliggende substrat for at fremme vedhæftning.

Men ud over blot at skabe en klæbrig overflade, forskernes mål var at skabe en selektivt klæbrig overflade, fremmer endotelcellebinding, uden at favorisere trombocytbinding, siger Slepian.

Forbindelsen mellem Yoon, en specialist i biosensorer og nanoteknologi fra College of Agriculture and Life Sciences, og Sleepian, medstifter og chief scientific officer hos producenten af ​​kunstigt hjerte SynCardia, kom tilfældigt. En kandidatstuderende i Yoons laboratorium mødte Slepian gennem deres fælles interesse for cykling.

"Det er meget sjældent, at landbrugsfolk arbejder med hjerte-kar-folk på medicinstudiet, " siger Yoon.

Men deres forskningsspecialiteter klikkede.

En særlig udfordring at overvinde i kardiovaskulære implantater er potentialet for, at enheder – såsom stents placeret inde i kranspulsårerne – bliver løsrevet som følge af blodgennemstrømning, siger Yoon.

"Vi er særligt fokuseret på de kardiovaskulære applikationer, fordi der er en blodgennemstrømning involveret, og vores system er meget godt, når der er en strømningssituation, " siger Yoon.

Resultaterne af undersøgelsen, offentliggjort i tidsskriftet Avancerede sundhedsmaterialer , afsløre, at forskernes strategi fører til forbedret endotelcelleadhæsion under både statiske og flow-forhold.

De klæbende egenskaber stammer fra optimeret overfladeteksturering, elektrostatisk ladning og celleadhæsive ligander (molekylære bindende stoffer), der er unikt samlet på substratoverfladen som et ensemble af nanopartikler fanget i nanobrønde.

"Der er mange andre mennesker derude, der bruger nanoteknologi til at forbedre implantaterne, men dette er stærkere end andre klæbemetoder, der bruger nanoteknologi, " siger Yoon.

"Selvfølgelig kan det bruges til alt andet - lunger, fordøjelsesspor og andre systemer. Der er masser af andre muligheder, vi ikke har undersøgt, " han siger.

Forskningen passer perfekt til Avancerede sundhedsmaterialer , en ny journal, der udsprang af den langvarige Avancerede materialer tidsskrift.

"Brugen af ​​materialerne til sundhedsapplikationer er sandsynligvis det hotteste område inden for materialevidenskab og teknik, " siger Yoon. "Vi tror, ​​at journalen vil blive endnu stærkere end moderjournalen."

Ligesom det nye tidsskrift markerer et spændende krydsfelt af discipliner, Yoon siger, at miljøet på UA tilskynder til sådanne tværfaglige tilgange.

"Jeg kom til University of Arizona, fordi der er så mange tværfaglige aktiviteter i gang. Jeg ser en masse samarbejde mellem afdelinger på samme college på andre universiteter, men på University of Arizona, miljøet er mere åbent, og du ser samarbejde på tværs af gymnasier, " siger Yoon.

Slepian var enig, siger, at parret allerede har indgivet ansøgninger om tilskud til fremtidigt arbejde sammen.

"Det har været sjovt og spændende at have en tværfaglig samarbejdspartner, " han siger.