Новый термопластический биоматериал дает точный контроль деградации и механических свойств для медицины

Исследователи Бирмингемского университета (Великобритания) и Дюкского университета (США) разработали новый термопластичный полиэстер, позволяющий независимо контролировать скорость деградации в организме и механические характеристики. Материал адаптирован для восстановления мягких тканей и гибкой биоэлектроники.

Создание биоматериала, соответствующего эластичности и прочности нативных тканей при деградации клинически релевантным темпом, является назойливой проблемой. Химия, дающая механическую устойчивость, часто диктует кинетику деградации.

Команда продемонстрировала, что включение сукциновой кислоты — естественного метаболита — дает рычаг для тонкой настройки скорости деградации.

Исследование, опубликованное в Nature Communications, сообщает, что полиэстер деградирует стабильно в течение четырех месяцев, в течение которых новая ткань инфильтрирует и в конечном счете заменяет каркас. In vivo тесты на крысах подтвердили биосовместимость и безопасность материала. Модулируя содержание сукциновой кислоты, исследователи регулировали поглощение воды и тем самым темп деградации. Важно, что стереохимия материала, смоделированная по натуральному каучуку, развязывает механическую прочность от скорости деградации, позволяя сохранять или восстанавливать прочность через стереохимическую настройку — беспрецедентная способность для биоразлагаемых биоматериалов.

Профессор Эндрю Дав из Бирмингемского университета, соавтор исследования, отмечает, что биологические ткани демонстрируют широкий спектр эластичных поведений. «Проектирование синтетических заменителей, соответствующих этим характеристикам и также деградирующих in situ, долгое время было пугающей задачей», — говорит он. «Универсальное решение недостаточно; наша работа показывает, что импланты теперь могут быть спроектированы с прикладно-специфическими профилями производительности».

Профессор Мэттью Беккер из Дюка, чья экспертиза охватывает химию, механическую инженерию и материаловедение, отмечает, что область биоматериалов была ограничена узким выбором вариантов. «Наша разработка означает значительный шаг вперед», — говорит он. «Настраиваемость материала открывает двери к разным применениям — от костных пересадок и сосудистых стентов до носимой электроники. Мы активно продолжаем дальнейшие исследования биосовместимости и более сложные демонстрации».

Финансирование предоставлено National Science Foundation, John S. & James L. Knight Foundations, European Research Foundation и National Health and Medical Research Council of Australia.

Технология также защищена международными патентными заявками от Университета Уорвика и Университета Акрон.