Лазерно-активированные наноматериалы демонстрируют способность исцелять раненые ткани путем образования тюленей

Ученые, поддерживаемые NIBIB, создали лазерно-активированные наноматериалы, которые обладают способностью интегрироваться с ранеными тканями, чтобы образовать уплотнения, которые превосходны, чем швы в содержащихся биологических жидкостях и предотвращают бактериальную инфекцию.

Для обработки герметика требуется выделение шелка из коконов, создание раствора шелка и добавление золотых наностержней (GNR). Смесь шелк-GNR формируется в пленку из шелка-GNR. Справа показаны золотые наностержни, диспергированные в шелковой пленке. (Image credit: Urie et al., Adv. Mater., 2018)

Обычным является проведение ремонта тканей во время операции или после травмы с использованием швов и скоб, что может привести к повреждению тканей и осложнениям, таким как инфекция. Для решения некоторых из этих проблем были созданы клеи и клеи. Однако эти клеи и клеи могут приводить к новым проблемам, таким как плохая адгезия, токсичность и ингибирование естественных процессов заживления организма, таких как миграция клеток в раневое пространство.

В настоящее время ученые, финансируемые НИБИБ в Аризонском государственном университете, создают инновационную технологию герметиков, которая, по-видимому, похожа на науко-фантастически-активированные лазером наноанализаторы (ЛВС).

« LANS улучшают текущие методы, поскольку они значительно более биосовместимы, чем шовные или скобы », – пояснил Дэвид Рампулла, директор программы NIBIB в Biomaterials. « Повышенная биосовместимость означает, что они менее вероятно, будут рассматриваться как чужеземное, раздражающее вещество, что уменьшает вероятность разрушительной реакции иммунной системы »

Тем не менее, биосовместимость не так проста. Команда Arizona создала эту технологию, осторожно отбирая и тестируя материалы, используемые в герметике, и даже конкретный тип лазерного излучения, необходимый для активации герметика, не приводя к повреждению поврежденной ткани.

Герметик изготовлен с использованием биосовместимого шелка с крошечными золотыми частицами, известными как наностержни. Золотые наностержни нагреваются лазером, чтобы активировать шелковый герметик. После активации шелковый наносалант приобретает уникальные свойства, которые позволяют ему мягко перемещаться или «передислоцироваться» с тканевыми белками для образования прочного уплотнения. Золото использовалось благодаря его быстрому охлаждению после лазерного нагрева, тем самым уменьшая повреждение периферической ткани при продолжительном воздействии тепла.

Были разработаны два типа дискообразных LANS. Один из них водостойкий для применения в жидких средах, например, во время операции для удаления участка ракового кишечника. Необходимо, чтобы герметик работал в жидкой среде, чтобы закрепить концы кишечника. Утечка герметичности имеет решающее значение, чтобы убедиться, что бактерии в кишечнике не протекают в кровоток, что может привести к серьезной инфекции крови, называемой сепсисом.

Испытание водостойких ЛВС проводилось с использованием их для ремонта образцов кишечника свиней. В отличие от клееного и сшитого кишечника, LANS проявляли превосходную прочность во время испытаний на разрывное давление, оцениваемое путем перекачивания жидкости в кишечник. В частности, потенциал ЛАНС для хранения жидкости под давлением был аналогичен неповрежденному кишечнику и в семь раз сильнее по сравнению с швами. Кроме того, LANS предотвратили утечку бактерий из отремонтированного кишечника.

Второй тип LANS смешивается с водой для образования пасты, которую можно наносить на поверхностные раны на коже. Тестирование этого типа LANS проводилось с использованием его для восстановления раны кожи мыши и сравнения ее с кожей, обработанной клеящим клеем и шовной кожей. LANS были сформированы в пасту, наносили на кожу и активировали с помощью лазера по краям герметика.

Через два дня после применения LANS привело к значительному увеличению прочности кожи, чем швы или клей. Кроме того, на коже было меньше клеточных дебрисов и нейтрофилов, что свидетельствует о том, что реакция на ЛВС была очень меньше.

« Наши результаты показали, что наша комбинация наноматериалов, объединяющих ткани, наряду с уменьшенной интенсивностью тепла, требуемой в этой системе, является многообещающей технологией для возможного использования во всех областях медицины и хирургии », – заявил Каушал Риге, доктор химических наук, профессор химической промышленности штата Аризона и старший автор исследования. « В дополнение к тонкой настройке параметров фотохимической связи системы мы сейчас тестируем препараты, которые позволят загружать и выпускать лекарства различными лекарственными средствами и с различными профилями с временным высвобождением, которые оптимизируют лечение и лечение . «

Исследование было опубликовано в Advanced Functional Materials . Исследование было поддержано грантом EB020690 от Национального института биомедицинской визуализации и биоинженерии и Министерства обороны, Управления научных исследований ВВС.

Source link