Исследования нового биоматериала
Исследователи из Университета Пенсильвании разработали биоматериал, который может имитировать определенные функции в биологических тканях. Этот материал может значительно продвинуть вперед регенеративную медицину, моделирование заболеваний, мягкую робототехнику и другие направления науки.
Недостатки предыдущих материалов
До настоящего времени созданные материалы, которые должны были бы имитировать ткани и внеклеточные матрицы (ВКМ) — природную поддерживающую структуру из белков и молекул, обрамляющую ткани и клетки, — имели множество ограничений, затрудняющих их практическое применение. Для преодоления этих ограничений исследователи разработали «живой» материал на биологической основе, который обладает способностью к самовосстановлению и имитирует биологическую реакцию ВКМ на механическое воздействие.
Разработка нового материала
Команда ученых создала новый материал без использования клеток, который воспроизводит поведение внеклеточных матриц, являющихся ключевыми составляющими тканей млекопитающих и отвечающих за структуру тканей и клеточные функции. Ранее разработанные гидрогели были синтетическими и не обладали необходимым сочетанием механической отзывчивости и биологической имитации ВКМ.
Преимущества LivGels
Для устранения недостатков предыдущих материалов были созданы акрилные нанокомпозитные «живые» гидрогели (LivGels) из «волосатых» наночастиц. Эти наночастицы содержат нанокристаллы с неупорядоченными цепями целлюлозы на концах, которые позволяют взаимодействовать с биополимерными сетями.
- Стресс-ускрепляющие свойства: Новые гидрогели воспроизводят способность ВКМ к уплотнению при механическом воздействии.
- Самовосстановление: Материал быстро восстанавливает свою структуру после повреждений, что измеряется с помощью реологических тестов.
- Безопасность и биосовместимость: Полностью состоят из биологических материалов, избегая использования синтетических полимеров, которые могут иметь проблемы с биосовместимостью.
Потенциальные применения
Новый материал может найти применение в ряде областей:
- Создание структур для восстановления и регенерации тканей в регенеративной медицине.
- Моделирование тканей для тестирования лекарств и изучения развития заболеваний.
- 3D биопринтинг настраиваемых гидрогелей.
- Разработка мягких роботов с адаптивными механическими свойствами.
Следующие шаги
Исследователи планируют оптимизировать LivGels для конкретных типов тканей, исследовать их применение в регенеративной медицине внутри организма и интеграцию с платформами 3D биопринтинга. Также планируется изучение потенциальных возможностей в динамических переносных или имплантируемых устройствах.
Авторы исследования
Статья была написана при участии Рои Кошани, научного сотрудника в сфере химической инженерии, и Сины Хейрабади, докторанта в той же области. Основной автор статьи, Амир Шейхи, также сотрудничает с различными факультетами университета, включая биомедицинскую инженерию, химию и нейрохирургию. Исследование поддерживалось Университетом Пенсильвании через ряд научных грантов и исследовательских программ.
Источник: NewsMedical
