Прорыв металлиона приводит к новым биоматериалам

Металлы, такие как железо и кальций, играют решающую роль в организме человека, поэтому неудивительно, что биоинженеры хотели бы интегрировать их в мягкие эластичные материалы, используемые для восстановления кожи, кровеносных сосудов, легких и других тканей, сообщает сайт mzhost.ru.

Разработка эластомеров - типа полимера с каучукообразными свойствами - представляет собой трудоемкий процесс, позволяющий получить продукт с ограниченной универсальностью. Но инженеры Cornell разработали новую структуру, которая превращает проектирование эластомеров в модульный процесс, позволяющий смешивать и сочетать различные металлы с одним полимером.

Структура подробно описана в «Хелатном сшивании биоразлагаемых эластомеров», опубликованном 22 сентября в Advanced Materials .

Эта основа была задумана, когда исследователи из лаборатории биофундирования Корнелла стремились создать эластичный сосудистый трансплантат, который мог бы помочь восстановить сердечную ткань с помощью меди. Ядун Ван, профессор технологии кардиологической помощи в Школе биомедицинской инженерии Мейниг из Фонда семьи МакАдам, и научный сотрудник Ин Чен хотели включить медь в свой трансплантат из-за ее роли в индуцировании ангиогенеза - процесса роста новых кровеносных сосудов. существующие.

Смешивание ионов меди и других металлов с полимерами оставалось нишевой областью химии, поэтому у Чена не было никаких планов. Вместо этого она намеревалась разработать биосовместимый и биоразлагаемый эластомер с нуля.

Ключевым достижением Чен стало сшивание ее полимера ионами меди с использованием хелатирующих лигандов - молекул, которые прочно связывают ион металла с помощью двух или более связей, «подобно тому, как клешня краба зажимает объект», - сказал Ван. Хотя в химии считается, что хелатные связи обладают умеренной прочностью, эластомеры имеют много сшивающих молекул, поэтому множество хелатирующих лигандов могут работать вместе, образуя сильную молекулу.

А поскольку один лиганд может связывать несколько ионов металлов, он может обеспечивать широкий диапазон механических свойств, таких как жесткость и ударная вязкость, а также биомедицинские свойства. Например, ионы меди в полимере могут быть заменены цинком или может использоваться комбинация меди и цинка - тандем, который присутствует в важном ферменте для борьбы со старением человека.

«Открытие было довольно захватывающим, - сказал Чен. «Я просто хотел продолжить со своим медным эластомером, потому что я сосредоточен на тканевой инженерии, но профессор Ван говорил:« Помедленнее, нам нужно проверить, насколько мощна эта платформа и что мы можем с ней сделать »».

В качестве доказательства концепции Чен разработал шесть уникальных эластомеров, используя один полимер и шесть разных металлов, а затем сделал седьмой эластомер из смеси кальция и магния. Это был первый раз, когда кто-либо продемонстрировал биоразлагаемый эластомер с ионами металлов, не говоря уже о семи из них.

«Когда Ин показала мне, что она сделала, я сказал:« Этот материал потрясающий », - сказал Ван. «С помощью одной простой конструкции вы можете сделать так много. Используя множество различных типов ионов металлов, один полимер может превратиться в восемь, девять, десять различных эластомеров».

Исследовательская группа также провела эксперименты на механическую и биосовместимость своих эластомеров, тестируя материалы на напряжение, деформацию и способность использоваться с живыми тканями. Прочность и биосовместимость эластомеров сопоставимы с характеристиками более традиционных биоматериалов, используемых в медицине.

«Медный материал был очень эластичным», - сказал Чен. «Его можно растягивать, по крайней мере, в сотни раз без разрыва».

Теперь, когда платформа опубликована, Чен сосредоточивает свои исследования на трансплантате из медного эластомера и его способности восстанавливать кровеносные сосуды и ткани сердца. Тем временем она надеется, что другие инженеры будут использовать ее платформу для создания новых материалов для улучшения реконструкции и регенерации мягких тканей.

Ван разделяет ту же надежду и сказал, что возможные применения каркаса не ограничиваются кровеносными сосудами и другими тканями, но потенциально могут быть использованы для промышленных эластомеров, таких как экологически чистые шины, которые разлагаются.

«Мы просто царапаем поверхность», - сказал он.


Предыдущая статья
Следущая статья


Вернуться
Статистика:

© 2015 Развиваясь — Богатей!  · Дизайн и техподдержка: Goodwinpress.ru

MAXCACHE: 0.88MB/0.00159 sec