Materialeforskere viser måde at lave holdbare kunstige sener fra forbedrede hydrogeler

Inden for regenerativ medicin har skabelsen af ​​kunstige sener, der kan modstå det krævende mekaniske miljø i den menneskelige krop, været en betydelig udfordring. Hydrogeler er på grund af deres biokompatibilitet og justerbare egenskaber dukket op som lovende materialer til fremstilling af kunstige sener. Konventionelle hydrogeler mangler dog ofte den nødvendige styrke og holdbarhed, der kræves for langsigtet funktionalitet in vivo.

For at løse dette problem har et forskerhold ledet af Dr. Yuan Chen fra Hefei Institutes of Physical Science, Chinese Academy of Sciences, i samarbejde med kolleger fra Southeast University og University of Queensland, udviklet en strategi for at forbedre de mekaniske egenskaber og holdbarhed af hydrogeler til kunstige seneapplikationer. Deres resultater er offentliggjort i tidsskriftet Materials Today Bio.

Forskerne brugte et dobbeltnetværks hydrogelsystem baseret på poly(ethylenglycol) (PEG) og poly(acrylsyre) (PAA). PEG-netværket gav elasticitet, mens PAA-netværket bidrog med sejhed og styrke. Ved at optimere sammensætningen og tværbindingsbetingelserne opnåede de en synergistisk effekt, der væsentligt forbedrede hydrogelernes mekaniske ydeevne.

For yderligere at forbedre holdbarheden introducerede holdet en dynamisk kovalent tværbindingsmekanisme ved hjælp af Diels-Alder kemi. Denne tilgang muliggjorde reversibel bindingsdannelse og udveksling i hydrogel-netværket, hvilket muliggjorde selvhelbredelse og tilpasningsevne til mekanisk stress.

Forskerne testede ydeevnen af ​​deres hydrogeler in vitro og in vivo. Træktest viste, at de hårde dobbeltnetværkshydrogeler udviste høj styrke og strækbarhed, sammenlignelig med naturlige sener. Desuden viste in vivo implantationsundersøgelser hos rotter fremragende biokompatibilitet og langtidsfunktionalitet af de kunstige sener.

Dr. Chen fremhæver betydningen af ​​deres arbejde:"Vores undersøgelse giver en lovende tilgang til fremstilling af holdbare kunstige sener ved hjælp af hårde dobbeltnetværkshydrogeler med dynamisk kovalent tværbinding. Sådanne materialer rummer et stort potentiale for kliniske anvendelser inden for senereparation og -genopbygning og tilbyder nye muligheder til behandling af seneskader."