Az orvosok a modern orvostudomány fejlõdésével együtt még mindig a kézműves körök számára, mint a műtõhely számára megfelelõbb technikákkal zárják le a sebeket: kapcsokkal, varrókészletekkel és ragasztóval. Az új találmánynak köszönhetően az orvosi ragasztók tudománya modern átalakítást kaphat. A kutatók szó szerint átfordították a köveket, hogy egy valószínűtlen forrásból származó új, szuper-erős ragasztót - a meztelen csigákat - dolgozzanak ki.
kapcsolodo tartalom
- Egy több szuper ragasztó segíthet a zselés robotok felépítésében
- A kagyló iszapból készült ragasztó megakadályozhatja a hegesedést
Az orvosi ragasztók jelenlegi aranyszabványa nem szuperragasztó. A szuperragasztóban lévõ aktív vegyület, a cianoakrilát a legkeményebb anyag, de erõs erõvel valójában minden, amit meg kell, hogy végezzen. A szuperragasztó nem tapad a nedves felülethez, ami általában problémát jelent a vérző sebek számára. A száraz felületre felhordva azonnal megszilárdul egy merev és nem száradó műanyagmá, amely szétesik, ahelyett, hogy a testtel mozogna a gyógyulás során. A legfontosabb dolog, hogy mérgező lehet az élő sejtekre.
„Néha meglepő, nemde?” - mondja David Mooney az orvosok számára elérhető rusztikus varrás módszerekről. Mooney a biológiai mérnöki tanár a Harvard Egyetemen, amelynek kutatása a természetvilágra nézve új anyagokat tervez orvosi alkalmazásokhoz. "Az evolúciós folyamat során az organizmusoknak számos különféle helyzettel kell szembenézniük" - mondja. Egy millió évbe telhet, de ebben az időben egy organizmus megtalálja a legelegánsabb és leghatékonyabb módszert a héj újjáépítésére vagy a seb javítására. Az emberek elérnek egy tűzőfegyvert.
Mooney és csapata megpróbál egy kicsit bevonni az állatvilág finomságát az ember által létrehozott problémák megoldásába. „Bioinspirációnak” hívják. Jianyu Li, a Mooney laboratóriumi posztdoktorátus munkatársa megkezdte a példakénti jelölt keresését, amely a seb és a seb sebzésének elmentéséhez és az életmentéshez szükséges erő és rugalmasság bástyája volt. Az irodalom átvizsgálása után „[találtunk] egy nagyon fantasztikus lényt” - mondja Li. - A meztelencsiga.
Az Arion subfuscus egy közönséges narancscsiga, amely a világ északi mérsékelt területein él. Védő nyálka új orvosi ragasztót ihlette. (Wikimedia Commons) Az Arion subfuscus , a kérdéses meztelencukor valószínűtlen jelöltnek tűnik. Ezek a szükségtelen, rozsdás narancssárga kagylók egyszerű életet élnek a kertben és a rönkök alatt az északi mérsékelt térségben, szem előtt tartva a saját vállalkozásukat. Vagyis amíg valami nem zavarja velük. Ha egy éhes ragadozó megpróbál egy darabot elvenni, akkor a meztelen medencék felrobbantják a védekező nyálkahártya gyorsítótárát.
„Amikor felfedeztem ezeket a meztelen csigákat és felvettem egyet, tudtam, hogy ez az anyag nagyon csodálatos” - mondja Andrew Smith, az Ithaca College biológiai professzora és a puhatestű nyálkahártya biokémiai tulajdonságainak szakértője, aki nem vett részt a vizsgálatban. . "Szó szerint kiürül a meztelen meztelencukor hátsó része, és másodpercek alatt egy igazán kemény, rugalmas gélt képez" - mondja.
"Izgalmas az, ami az anyag nagyon kemény" - mondja Smith. A hossza több mint tízszeresére nyújtható, mint egy gumiszalag, amely nem kattan be. Megkeményedhet, de rugalmas marad. A szuperragasztóktól eltérően nedves felületeken fog működni. És ez szuper, nagyon ragadós. Valójában Smith még mindig küzd, hogy eltávolítsa a laboratóriumi felszerelését.
A nyálka ereje által átalakítva elkezdett kitalálni, hogyan működik.
"Egy tipikus gél, mint például a Jell-o, merev, de törékeny - ha egy kanálra rányomja, akkor hasad" - mondja Smith. A meztelen csigák rájöttek arra, hogy hogyan lehetnek erősek, ha gyenge zselés desszertek vannak. Felfedezte, hogy a nyálka 97 százaléka víz, de két különböző polimerrel szövik át. Az első úgy van kialakítva, mint egy háló; biztosítja az erős gerincét. A hálón keresztül összefonódva kiterjedt polimer láncok vannak, amelyek a hálót összefonva tartják, ha nagy távolságra nyújtanak. Ez az úgynevezett kettős mátrix a kulcs a meztelen mezei nyálka szilárdságának és rugalmasságának.
Ezután a meztelen csigák ragasztóssá teszik az egészet azáltal, hogy pozitív töltésű fehérjékkel bélelik, amelyek úgy viselkednek, mint atomi tépőzáras, és a szövetek felületén lévő negatív töltésekhez kötik. A nettó eredmény? A szája tele van át nem eresztő ragasztóval, amikor egy ragadozó bemegy egy meztelen snackre. Vagy tökéletes inspiráció egy új, rendkívül erős orvosi ragasztóhoz.
Ezt a kemény ragasztót felvisszük a sertés szívére, és megnyújtjuk, hogy megmutatjuk az erős tapadást és tartósságot. (Hitel: Jianyu Li et al., Science 2017)A meztelen mezei nyálkát jellemző Smith munkája alapján Li elhatározta, hogy tulajdonságait szintetikus ragasztóval megismételje. Mooney és Li rámutatnak, hogy soha nem fognak bántani kerti bírókat a találmányuk elkészítése. "Anyagunkban nincs semmiféle meztelen nyálka" - mondja Mooney. "Inspirációként használtuk fel."
Néhány év próbálkozás és hiba után Li elõállított egy prototípust, amely tökéletesen utánozta az mezõcukor tartós kettõs mátrix tulajdonságait, amelyeket a Science folyóiratban ma elkészített tanulmányban ismertetnek. A felső réteg egy hidrogél, amelyet a szükséges méretre lehet vágni. A második réteget folyadékként alkalmazzuk a hidrogélre, és aktiválja a kémiai kötést. "Ez egy skót szalag, amelyhez valami nagyon rugalmas rögzíthető, és könnyen mozgatható a szövetekkel" - mondja Mooney.
Az új ragasztó eléri az édes helyet, amikor a műtéti időben is időzíti. "Nem olyan, mintha véletlenül megérintné a bőréhez, hogy beragadt, és nem tudja lekapcsolni" - mondja Mooney. A sebészeknek körülbelül 10 másodpercük lenne ahhoz, hogy a ragasztót a helyére helyezzék. A beragasztás után a ragasztó „képes elviselni a szövetek által tapasztalt stresszt és feszültségeket” - mondja Li - olyan feszültségek, mint a szívverés, a légzés és a mozgás.
A prototípus segítségével a csapat tesztelte a ragasztót. Mechanikus nyújtási kísérleteket hajtottak végre, a ragasztót felhasználták a sérült patkánymájok felragasztására, sőt bizonyították annak erejét, hogy egy nagy hibát elhárítottak egy verő sertés szívében. Minden kísérletben a meztelencsiga-ihlette ragasztóanyag felülmúlta az összes kereskedelemben kapható terméket, rugalmasan mozogva gyógyító májjal és szívvel pumpálva, mindegyiknek nem volt nyilvánvaló toxikus hatása.
A csoport stratégiája, amely szerint a természettel foglalkozik a problémák megoldásával, Phillip Messersmith, a kaliforniai Berkeley Egyetem bioinformatikai és anyagtudományi professzora egy közös értékének, amelynek kutatása a kagylókat használja a ragasztók bio-belélegzéséhez. "Ez valóban nagyon fontos tanulmány" - mondja. „Nagyon jól végrehajtott, és az orvosi alkalmazásokra is jelentős következményekkel jár.” Noha Messersmithnek nem volt technikai fenntartása, megjegyzi, hogy a jövőbeni bármilyen műtéti alkalmazáshoz az anyag biológiailag lebontható lesz.
Szerencsére ezeknek a ragasztóknak a biológiailag lebontható változata a következő a dokkokon. Mielőtt szabadalom folyamatban van, Li és Mooney azt is tervezik, hogy felmérjék, hogy találmánya biztonságos-e az emberekben. "Az emberi betegekben a biztonság kiemelkedő fontosságú, ezért hosszú távú vizsgálatok készülnek a biztonsággal szembeni magas fokú bizalom iránt" - mondja Mooney. Fejlesztik a ragasztó olyan változatát is, amelyet be lehet injektálni nehezen hozzáférhető helyekbe, ahol javítást kell végezni. A kertben található sziklák alatt egy váratlan meztelencsiga ihlette, hogy az ég a jelen találmány határát képezi.
"Egy ideig dolgozunk a meztelen csigákkal, és igazán bíztam benne, hogy ez valami jót eredményez" - mondja Smith. "Mindig úgy éreztem, hogy ez a meztelen csigás figyelemre méltó, és valószínűleg hasznos ragasztókhoz és wowhoz vezethet - tényleg megmutatták."
