Nanostruktureret gummilignende materiale med optimale egenskaber kan erstatte menneskeligt væv

Forskere fra Chalmers University of Technology, Sverige, har skabt en ny, gummilignende materiale med et unikt sæt egenskaber, der kan fungere som en erstatning for menneskeligt væv i medicinske procedurer. Materialet har potentiale til at gøre en stor forskel for mange menneskers liv. Forskningen blev for nylig offentliggjort i det meget ansete videnskabelige tidsskrift ACS Nano .

I udviklingen af ​​medicinske teknologiske produkter, der er en stor efterspørgsel efter nye naturalistiske materialer, der er velegnede til integration med kroppen. At indføre materialer i kroppen medfører mange risici, såsom alvorlige infektioner, blandt andet. Mange af de stoffer, der bruges i dag, såsom Botox, er meget giftige. Der er brug for nye, mere fleksible materialer.

I den nye undersøgelse, Chalmers -forskerne udviklede et materiale, der udelukkende består af komponenter, der allerede har vist sig at fungere godt i kroppen.

Grundlaget for materialet er det samme som plexiglas, et materiale, der bruges i mange medicinske teknologiske applikationer. Ved at redesigne sin makeup, og gennem en proces kaldet nanostrukturering, forskerne gav materialet en unik kombination af egenskaber. Deres oprindelige hensigt var at producere en hård, knoglelignende materiale, men de havde uventede resultater.

"Vi var virkelig overraskede over, at materialet viste sig at være meget blødt, fleksibel og ekstremt elastisk. Det ville ikke fungere som et knogleudskiftningsmateriale, konkluderede vi. Men de nye og uventede egenskaber gjorde vores opdagelse lige så spændende, "siger Anand Kumar Rajasekharan, Ph.d. i materialevidenskab og en af ​​forskerne bag undersøgelsen.

Resultaterne viste, at det nye gummilignende materiale kan være passende til mange anvendelser, der kræver en ualmindelig kombination af egenskaber-høj elasticitet, let forarbejdning, og egnethed til medicinsk brug.

"Den første applikation, vi ser på nu, er urinkateter. Materialet kan konstrueres på en sådan måde, at bakterier ikke vokser på overfladen, hvilket betyder, at den er meget velegnet til medicinsk brug, siger Martin Andersson, forskningsleder for undersøgelsen og professor i kemi på Chalmers.

Strukturen af ​​det nye nanogummimateriale gør det muligt at behandle overfladen, så den bliver antibakteriel, i en naturlig, ikke-giftig måde. Dette opnås ved at stikke antimikrobielle peptider - små proteiner, der er en del af det medfødte immunsystem - på dens overflade. Dette kan reducere behovet for antibiotika, et vigtigt bidrag til kampen mod voksende antibiotikaresistens.

Fordi det nye materiale kan injiceres og indsættes via nøglehulskirurgi, det kan også hjælpe med at reducere behovet for drastiske operationer og operationer for at genopbygge dele af kroppen. Materialet kan injiceres via en standardkanyle som et tyktflydende væske, så den danner sine egne elastiske strukturer i kroppen. Eller materialet kan også 3D-printes i specifikke strukturer efter behov.

"Der er mange sygdomme, hvor brusk nedbrydes, og der opstår friktion mellem knogler, forårsager stor smerte for den berørte person. Dette materiale kan potentielt fungere som en erstatning i disse tilfælde, ”Martin Andersson fortsætter.

En yderligere fordel ved materialet er, at det indeholder tredimensionelt bestilte nanoporer. Det betyder, at det kan fyldes med medicin til forskellige terapeutiske formål, såsom forbedring af helbredelse og reduktion af betændelse. Dette giver mulighed for lokal behandling, undgå, for eksempel, at skulle behandle hele kroppen med medicin, noget, der kan hjælpe med at reducere problemer forbundet med bivirkninger. Da det er giftfrit, det fungerer også godt som fyldstof - forskerne ser derfor plastikkirurgi som et andet meget interessant potentielt anvendelsesområde for det nye materiale.

”Jeg arbejder nu på fuld tid med vores nystiftede virksomhed, Amferia, at få forskningen ud til industrien. Jeg har været glad for at se stor interesse for vores materiale. Det er lovende med hensyn til at nå vores mål, som skal give reel samfundsmæssig fordel, "Slutter Anand.