Термопластический биоматериал, оптимизированный для медицинских приложений

Исследователи из Университета Бирмингема в Великобритании и Университета Дьюка в США преуспели в «тонкой настройке» нового термопластичного биоматериала, чтобы можно было независимо контролировать скорость его разложения в организме и его механические свойства. Тип полиэстера, этот материал был разработан для использования в восстановлении мягких тканей или гибкой биоэлектронике.

Материалы, которые успешно воспроизводят необходимую эластичность и прочность биологических тканей, но которые также разлагаются в течение подходящего времени, чрезвычайно сложно создавать. Это связано с тем, что химический состав, используемый для получения механических свойств материала, также обычно определяет скорость его разрушения.

Эта исследовательская группа усовершенствовала технологию, продемонстрировав, как добавление янтарной кислоты - продукта, который естественным образом содержится в организме - можно использовать для контроля скорости разложения.

В новом исследовании, опубликованном в Nature Communications, Исследователи показали, как полиэфирный биоматериал постепенно разлагается в течение четырех месяцев, при этом здоровые ткани врастают в имплантат и в конечном итоге заменяют его. Также были проведены испытания на крысах для подтверждения биосовместимости и безопасности материала. Изменяя количество янтарной кислоты, команда могла контролировать скорость, с которой вода проникает в материал, и, следовательно, скорость разложения. Обычно структурные изменения, которые увеличивают скорость разложения, вызывают потерю прочности, но этот материал был разработан с особой стереохимией, которая имитирует натуральный каучук и позволяет точно контролировать его механические свойства . Это означает, что любую потерю прочности можно компенсировать соответствующими стереохимическими корректировками. Это значительный прогресс, которого до сих пор не удалось достичь ни в одном другом биоразлагаемом биоматериале.

Соавтор исследования, профессор Бирмингемского университета Эндрю Дав объясняет:«Биологические ткани сложны с различными эластичными свойствами. Усилия по созданию синтетических заменителей, которые имеют правильные физические характеристики и которые также могут разлагаться в организме, продолжаются десятилетиями. Отчасти проблема заключается в том, что универсальный подход не работает. Наши исследования открывают возможность создания биологических имплантатов со свойствами, которые можно настраивать для каждого конкретного применения ».

Профессор Университета Дьюка Мэтью Беккер, имеющий двойные назначения в области химии, машиностроения и материаловедения, отмечает, что сообщества биоматериалов и регенеративной медицины были строго ограничены несколькими материалами, которым не хватает разнообразия свойств, описанных в этом исследовании. «Разработанные нами материалы предлагают реальный прогресс в продолжающемся поиске новых биоматериалов. Настраиваемая природа материала делает его пригодным для множества различных применений, от замены кости до сосудистых стентов и носимой электроники. Дополнительная работа по доказательству биосовместимости материала и его использованию в более сложных демонстрациях продолжается ».

Исследование финансировалось Национальным научным фондом, Фондом Джона С. и Джеймса Л. Найтов, Европейским исследовательским фондом и Национальным советом Австралии по исследованиям в области здравоохранения и медицины.

Между тем, эта технология является предметом международных патентных заявок, поданных Университетом Уорика и Университета Акрона.