Zespół badaczy z Wielkiej Brytanii i Stanów Zjednoczonych opracował metodę modyfikacji właściwości termoplastycznego materiału stosowanego w urazach tkanki miękkiej. Dzięki temu odkryciu możliwe będzie opracowanie biologicznych implantów dostosowanych do indywidualnych potrzeb każdego pacjenta.
Wyniki badań naukowców z Duke University oraz University of Birmingham zostały opublikowane w czasopiśmie naukowym „Nature Communications”. Opracowana przez międzynarodowy zespół badawczy metoda pozwala niezależnie modyfikować właściwości mechaniczne wszczepianego do organizmu biomateriału oraz czas jego rozpuszczania w tkankach.
Kontrolowane rozpuszczanie
Naukowcy odkryli, że dzięki wykorzystaniu kwasu bursztynowego możliwe jest wydłużenie czasu rozpuszczania biomateriału w tkankach bez szkody dla jego właściwości mechanicznych. Kwas bursztynowy to substancja występująca naturalnie w organizmie człowieka. Ilość kwasu bursztynowego w biomateriale wpływa na to, jak szybko jest on penetrowany przez wodę, co z kolei decyduje o tym, jak szybko cząsteczki materiału ulegną rozpuszczeniu w tkance. .
Dzięki specyficznej strukturze stereochemicznej biomateriału jego właściwości mogą być ściśle kontrolowane. Oznacza to, że jeżeli w wyniku zmian strukturalnych koniecznych do modyfikacji czasu rozpuszczania materiału jego wytrzymałość zostanie osłabiona, można to naprawić poprzez zmianę struktury stereochemicznej. Do tej pory naukowcom nie udało się tego osiągnąć z żadnym rozpuszczalnym biomateriałem.
Dzięki tym właściwościom badany biomateriał rozpuszcza się w organizmie na przestrzeni czterech miesięcy. Zdrowa tkanka obrasta i stopniowo zastępuje jego cząsteczki.
Mnogość zastosowań
Jak wyjaśnia prof. Andrew Dove, współautor projektu:
– Tkanki biologiczne mają skomplikowaną strukturę i zróżnicowaną elastyczność. Od dekad trwają badania nad tym, jak opracować syntetyczne zamienniki naturalnych tkanek, które miałyby odpowiednie właściwości fizyczne, a ponadto zdolność do rozpuszczenia się w organizmie. W tym przypadku nie istnieje uniwersalne rozwiązanie. Nasz projekt otworzył drogę do projektowania biologicznych implantów, których właściwości mogą być dostosowane indywidualnie do każdego przypadku.
Prof. Matthew Becker, jeden z autorów projektu oraz specjalista w dziedzinach chemii i inżynierii mechanicznej, wyjaśnia natomiast, że do tej spory wykorzystanie biomateriałów w medycynie regeneracyjnej było ograniczone do kilku substancji, których właściwości nie są tak zróżnicowane i łatwe w modyfikacji.
– Substancje, które opracowaliśmy, to znaczący postęp w dziedzinie biomateriałów – podkreśla ekspert. – Dzięki możliwości dostosowania właściwości materiału do indywidualnych potrzeb może on znaleźć zastosowanie w różnych dziedzinach praktyki klinicznej, m.in. w transplantologii i leczeniu ran. Prowadzimy dalsze badania nad biokompatybilnością materiału oraz nad możliwościami jego wykorzystania.
Źródło: sciencedaily.com
