Newsy Nowe technologie Pielęgnacja Pod sliderem Profilaktyka

Naukowcy tworzą syntetyczny system biologiczny do leczenia ran u żołnierzy

Po raz pierwszy naukowcy stworzyli syntetyczny układ biologiczny zbudowany z komponentów przypominających prawdziwe komórki. Ten projekt armii na Uniwersytecie Massachusetts w Amherst może zaowocować materiałami, które zapewniają nowe możliwości dostarczania lekarstw, leczenia ran i oczyszczania wody dla żołnierzy.

System wodny umożliwi skuteczniejsze łączenie i dostarczanie leków do organizmu

Badania opublikowane w czasopiśmie „Chem” wykorzystują różnice w ładunku elektrycznym do stworzenia całkowicie wodnego konstruktu, który osiąga podział w syntetycznym układzie biologicznym.

– Ta zdolność do programowania stabilnej struktury i funkcjonalności chemicznej w systemach całkowicie wodnych, które są przyjazne dla środowiska i biokompatybilne, potencjalnie zapewni w przyszłości wiele nowych rozwiązań dla armii. Wiedza zdobyta w ramach tego projektu mogłaby znaleźć zastosowanie w przyszłych technologiach dotyczących całkowicie płynnych akumulatorów, oczyszczania wody lub leczenia ran i dostarczania leków na polu bitwy – powiedział dr Evan Runnerstrom, kierownik programu.

Dr Runnerstrom powiedział, że badania mogą doprowadzić do opracowania materiałów, które zachowują stabilność w wodzie, a także będą biokompatybilne, co dla żołnierzy może oznaczać, że na froncie otrzymają materiał wypełniony lekami, takimi jak czynniki krzepnięcia krwi. Po otwarciu opakowania i założeniu opatrunku na ranę, wodna struktura uwolni potrzebne substancje lecznicze.

Jeden z twórców badania, dr Ganhua Xie z University of Massachusetts Amherst zastosował dwa polimerowe wodne roztwory – jeden oparty na glikolu polietylenowym (PEG) i wodzie, drugi natomiast na dekstranie i wodzie. Mają one różne ładunki elektryczne, więc można połączyć je, jednak nie mieszają się ze sobą. Następnie Xie użył ogromnej igły, aby stworzyć strumień roztworu dekstranu plus woda o dużej prędkości, skierowany wprost do roztworu PEG plus woda – dr Thomas Russell, główny autor artykułu, nazwał ten proces: „Drukiem 3D woda w wodzie”.

– Takie działanie tworzy „rurkę” wodną stabilizowaną membraną koacerwatową, w której długość ścieżki rurki może wynosić kilometry. Druk 3D woda na wodzie tworzy błoniastą warstwę koacerwatu, która oddziela dwa roztwory – powiedział dr Russell z University of Massachusetts w Amherst i Lawrence Berkeley National Laboratory. – Wydaje mi się, że opracowaliśmy strategię naśladowania zachowania żywych komórek. Myślę, że po raz pierwszy zostało to wykazane.

„Nasze odkrycie blisko przypomina układ naczyniowy”

Inną cechą utworzonej w ten sposób rurki wodnej jest to, że ładunek elektryczny reguluje, czy i w jakim kierunku materiał może przechodzić przez membranę koacerwatu. Ujemnie naładowany składnik lub inna cząsteczka może przechodzić tylko przez ujemnie naładowaną ścianę asymetrycznej membrany i podobnie w przypadku dodatnio naładowanych materiałów.

Skutecznie tworzy to „jednostronną bramę” – powiedział Xie. – Możemy przeprowadzić reakcję w tej rurce lub woreczku, a także łatwo rozdzielić substancje za pomocą odpowiedniego ładunku. Zyskujemy również możliwość wywołania jednej reakcji, która następnie zapoczątkuje kolejne, tak jak dzieje się to w naszych ciałach. Budujemy struktury wielowarstwowe z dodatnimi bądź ujemnymi warstwami.

Zalety oddzielania funkcji i materiałów w komórkach przez podział na przedziały obejmują umożliwienie jednoczesnego funkcjonowania wielu procesów, wielu różnych środowisk chemicznych, a także innych niekompatybilnych komponentów do pracy obok siebie.

– Podjęto wiele wysiłków, aby naśladować układy biologiczne – powiedział dr Russell. Myślę, że nasze odkrycie blisko przypomina układ naczyniowy i naśladuje te miejsca w organizmie, w których farmaceutyki przechodzą przez błonę. Chociaż nie można umieścić go w ciele, naśladuje prawdziwy proces metaboliczny.

– Badania biochemiczne oferują duży potencjał polegający na tym, że pewne cząsteczki lub jony będą mogły ulec podziałowi, jak w prawdziwych komórkach, bez użycia organicznych rozpuszczalników lub olejów, tylko wody – dodał dr Runnerstrom. – To może dać nam nowe możliwości dostarczania leków w bardziej kontrolowany sposób zarówno dla wojska, jak i ludności cywilnej.

Finansowanie projektu zostało przeprowadzone przez Army Research Office, wydział Army Research Laboratory amerykańskiego dowództwa wojskowego.

Źródło: News-medical.net

Przeczytaj również: Opatrunek hydrożelowy wykorzystuje ciepło ciała do przyspieszenia gojenia się ran

Dodaj komentarz

avatar
  Subscribe  
Powiadom o