Междисциплинарная команда исследователей из Макгилла разработала сверхпрочный и экологически чистый медицинский клей, или биоадгезив, изготовленный из морских отходов. Это открытие имеет многообещающие применения в уходе за ранами, хирургии, улучшении доставки лекарств, носимых устройствах и медицинских имплантатах.
«Возможность производить клеи, которые могут закрывать раны или обеспечивать прочное сцепление с кожей, имеет решающее значение для многих медицинских вмешательств», — сказала Одри Мурс, профессор кафедры химии.
«Многие существующие биоадгезивные продукты основаны на токсичных соединениях, в то время как в целом существует необходимость в изучении новых материалов, которые демонстрируют как высокую адгезию, так и сильную усталостную прочность, или способность удерживать даже при многократном растяжении», — добавила Мурс.
Мур и главный соавтор Цзянью Ли, доцент кафедры машиностроения и кафедра исследований Канады по восстановлению тканей и регенерации, опубликовали свои результаты в статье «Нанокистевые клеи для усталостно-устойчивой биоадгезии и межфазной функционализации», опубликованной в журнале Nature Communications.
Новый биоадгезив состоит из хитозана, химически модифицированной формы хитина, природного строительного блока, который содержится в экзоскелетах моллюсков и некоторых грибов.
Исследователи модифицировали хитозан, придав ему форму нанокистей — особенность, которая оказалась существенной для эффективности биоадгезива, используя механохимический процесс, впервые разработанный соавторами Мурс и Эдмондом Ламом в предыдущих исследованиях.
«Мы химически обрабатываем этот материал, чтобы превратить его в нанохитозан, который имеет ряд различных свойств, которые мы можем точно настроить. Используя этот наноматериал, мы можем сделать наноклей», — сказала Мурс.
Чтобы нанести наноклей, исследователи используют уникальную технологию ультразвука, разработанную группой Ли, для проникновения в кожу. Под воздействием звуковых волн нанокисти не только прочно прилипают к коже, но и соединяются в жёсткий, упругий каркас, который значительно повышает прочность и долговечность клея.
«Представьте, что у вас на руке пластырь. Трудно заставить его держаться, потому что ваша рука много двигается», — объяснила Мурс.
«Чтобы заставить его держаться, нужно, чтобы кожа была проницаема для клея. Мы использовали микроиглы или ультразвук для этого», — продолжила она.
«Мы были удивлены, увидев, что ультразвук имеет решающее значение для создания прочного клея. Хотя наша первоначальная стратегия заключалась в том, чтобы заставить наноклей прилипать к коже, мы также обнаружили, что ультразвук помогает создать сложную, взаимосвязанную сеть наших наноструктур. Эти нанокистевые клеи просто лучше, чем существующие клеи», — отметили исследователи.
Они говорят, что наноструктура имеет многообещающие применения не только в здравоохранении, но и во многих инженерных областях.
Биоадгезив также полностью биосовместим даже для людей с аллергией на морепродукты.
«Люди, страдающие аллергией на моллюсков, на самом деле не страдают аллергией на хитин, а на белки. Мы можем удалить их в процессе производства и избежать аллергических реакций», — добавила Мурс.
«Теоретически мы могли бы также сделать веганскую версию из грибов», — добавила Мурс.
Предоставлено университетом Макгилла.