Новый биоадгезивный пластырь соединил ткани внутри организма

Эффект адгезии — когда молекулы разнородных материалов прилипают друг к другу — используют в медицине для заживления ран. Но зачастую адгезивные пластыри заживляют внешние поверхности. Трудности возникают, когда необходимо скреплять внутренние органы, поскольку молекулы воды мешают прочному соединению поверхностей. А из-за разной подвижности органов необходима разная сила скрепления. К тому же такие пластыри должны быть биосовместимыми и разлагаться без токсичных выделений.

Корейские медики разработали кастомизируемый биоадгезивный пластырь для влажной среды (CUBAP) на основе белков мидий, способный соединяться с влажными поверхностями. Статья об этом вышла в журнале Advanced Materials. Как утверждают специалисты, у разработки контролируемые биоразлагаемость и растяжимость.

Новый пластырь создали из смеси акриловой, полиакриловой, полиметакриловой кислот и адгезивных белков мидий, которые хорошо соединяются с поверхностями даже в водных условиях. В сухом состоянии CUBAP не обладал адгезивными свойствами, но когда исследователи добавляли к образцам воду, поверхностная энергия вещества увеличивалась.

Изменение доли метакриловой кислоты в CUBAP влияло на его гидрофобность — это, как отметили авторы статьи, может увеличить продолжительность деградации пластыря во влажной среде. Также различное соотношение кислот в веществе влияло на его растяжимость и максимальное растягивающее напряжение — адгезивная прочность росла при повышении содержания акриловой кислоты. По мере добавления воды к образцам CUBAP менялись их гибкость и жесткость при сдвиге. По словам исследователей, регулирование состава в веществе может позволить менять растяжимость и другие свойства пластыря для различных тканей и органов.

Изготовление и механические свойства биоадгезивного пластыря CUBAP. А) Схема трех типов CUBAP с разным составом; B) Изображения после их изготовления; С) Возможный механизм адгезии CUBAP; D) Методы оценки физически свойств CUBAP; E) Максимальная растяжимость; F) Предельное растягивающие напряжение CUBAPs; G) Прочность адгезии к мокрой и сухой ткани с использованием кожи свиньи; H) Прочность адгезии CUBAP на различных поверхностях / © Jang Woo Yang et al.

Медики протестировали CUBAP на коже, мышцах, сердце, печени и других органах: выяснилось, что самая высокая прочность сцепления была на коже и чуть меньше на мышцах. На влажных органах свиньи — сердце, легких и печени — вещество держалось три дня. Вдобавок CUBAP обладает двусторонней адгезией, к нему можно присоединять различные датчики и импланты.

Помимо этого, различный состав CUBAP влиял и на биоразлагаемость. Тесты показали, что высокая доля метакриловой кислоты замедляет деградацию вещества in vivo. Другие анализы не выявили цитотоксичности CUBAP, а испытания биосовместимости на мышах не выявили воспалений. Пластырь, как утверждают исследователи, можно будет использовать, например, для лечения перфорации мочевого пузыря или дефекта межпредсердной перегородки.

«Это исследование прокладывает путь к персонализированным медицинским приложениям. Мы планируем улучшить и усовершенствовать этот процесс во время последующих исследований с целью эффективного применения в различных областях биомедицины», — отметил соавтор статьи Хён Чжун Ча (Hyung Joon Cha).