ابداع قوی‌ترین چسب زیستی با کاربردهای متنوع

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا به نقل از اینترستینگ اینجینیرینگ، فناوری دانش‌پژوهان موسسه «ویس»(Wyss) و «هاروارد اس ای ای اس» (Harvard SEAS) امکان اتصال بدون درز بافت‌های چاپ‌شده زیستی، ترمیم فوری زخم‌های نشت دهنده و قراردادن محکم دستگاه‌های قابل کاشت را فراهم کند.

هیدروژل‌ها مواد همه‌کاره‌ای هستند که به دلیل شباهت شان به ساختار و شیمی بافت‌های انسانی بی‌خطر هستند و در بسیاری از کاربردهای زیست پزشکی مورد استفاده قرار می گیرند. این کاربردها از ارائه دارو تا بهبود زخم ها و ساختن بافت های جدید را شامل می شود.

با این حال، اتصال سریع و مطمئن این پلیمرهای هیدروژل به یکدیگر چالش برانگیز بوده است. روش‌های فعلی به بهبود در قدرت و سرعت دارند که اغلب فرآیندهای پیچیده و زمان‌بر هستند، نیاز دارند.

هسته اصلی این نوآوری«کیتوزان» است، پلیمر طبیعی که از پوسته سخت پوستانی مانند میگو و خرچنگ به دست می آید. این ماده به دلیل زیست سازگاری، زیست تخریب پذیری و ماهیت غیر سمی آن شناخته شده است که آن را به یک نامزد ایده آل برای کاربردهای پزشکی تبدیل می کند.

پژوهشگران در این طرح، یک لایه نازک کیتوزان را روی سطوح هیدروژل هایی که می خواهند به هم متصل کنند، اعمال کردند. این لایه به سرعت آب هر دو هیدروژل را جذب می کند و باعث می‌شود مولکول‌های قند آن با مولکول‌های پلیمری موجود در ژل ها ترکیب شوند.

اینترکیب از طریق نیروهای الکترواستاتیک و پیوند هیدروژنی بین مولکول‌های مختلف، پیوندهای قوی و غیرشیمیایی ایجاد می‌کند. این پیوندها به طرز شگفت انگیزی قوی هستند و می توانند در برابر کشش شدید مقاومت کنند و هیدروژل های متصل را برای اهداف مختلف پزشکی بادوام تر و مفیدتر می کند.

این روش جدید نسبت به روش‌های سنتی برای پیوند هیدروژل ها مزایای قابل توجهی دارد:

• سرعت: برخلاف روش‌های مرسوم که بر واکنش‌های شیمیایی آهسته متکی هستند، رویکرد مبتنی بر کیتوزان فورا کار می‌کند. اینویژگی در موقعیت های پزشکی که مداخله به موقع بسیار مهم است، مانند حین جراحی، بسیار ارزشمند است.
• استحکام: پیوندهای حاصل از این روش به طور قابل توجهی قوی تر از پیوندهایی هستند که از طریق روش های سنتی به دست می آیند. این چسبندگی قوی تر به قابلیت اطمینان و دوام بیشتر هیدروژل های متصل می شود.
• سادگی: این فرآیند از پیچیدگی‌های روش‌های مرسوم، که اغلب شامل واکنش‌های شیمیایی پیچیدهیا مواد بالقوه مضر هستند، اجتناب می‌کند. این رویکرد ساده‌تر، اجرای آن را ایمن‌تر و آسان‌تر می‌کند و عوارض احتمالی را به حداقل می‌رساند.
• تطبیق پذیری: اینروش به آن اجازه می دهد تا به هیدروژلهای مشابه پیوندبخورد. این می تواند به طور موثر به لایه های مختلف هیدروژل، پلیمرهای مختلف و حتی مواد دیگر بپیوندد و کاربردهای بالقوه خود را به طور قابل توجهی در زمینه های مختلف گسترش دهد.

از گسترده ترین کاربردهای این هیدروژل می توان به کاربردهای پزشکی اشاره کرد. پیوند سریع و کارآمد هیدروژل ها، امکانات جدیدی را در زمینه پزشکی باز می‌کند. این مواد ژله‌مانند که سفتی آن‌ها قابل تنظیم است، به متخصصان اجازه می‌دهد تا آنها را طوری مهندسی کنند که خواصی مکانیکی شبیه بافت‌های خاص داشته باشند. این ویژگی زمینه را برای کاربردهای مختلف باز می کند.

به عنوان مثال، می‌توانیم تجهیزات الکترونیکی انعطاف‌پذیر را در این هیدروژل‌ها برای تشخیص‌های پزشکی بر حسب تقاضا بگنجانیم. علاوه بر این، اینروش می تواند ساخت پوشش‌های خود چسبنده منجر شود به ویژه برای قسمت هایی از بدن که پانسمان آنها دشوار است.

علاوه بر این، توانایی پیوند هیدروژل ها یک مانع بالینی مهم را برطرف می کند: چسبندگی هایناشی از جراحی که پیوندهای ناخواسته بعد از جراحی بین بافت ها هستند و باعث درد و عوارض می شود.

استفاده از هیدروژل های پیوندی با کیتوزان می تواند به طور موثر مانعی بین بافت ها در طول جراحی ایجاد کند و خطر این چسبندگی‌ها را به حداقل برساند. این به بهبود سریع تر، کاهش درد و عوارض کمتر بیمارمنجر می‌شود.

نتایج این تحقیقات در نشریه Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) منتشر شده است.