Vědci vyvíjejí biokompatibilní záplatu pro poranění měkkých orgánů

University of California, Los Angeles a University of California, San Diego vědci vyvinuli injekční tmel pro rychlou hemostázu a tkáňovou adhezi v měkkých elastických orgánech.

Formulované s metHakryloyl-modifikovaným lidským rekombinantním tropoelastinem (Metro) a laponitovým silikátovým nanoplately (SNS), inženýrský hydrogel prokázala podstatná zlepšení pevnosti tkáňové adheze a hemostatické účinnosti v prenikálních modelech zahrnujících plicní a arteriální zranění.

Zranění měkké tkáně jako jsou plíce, srdce a Krevní cévy Komplikujte chirurgické uzavření v důsledku jejich konstantního pohybu a pružnosti. Stehy, dráty a svorky jsou mechanicky pevné a riskují ztráta krve při aplikaci na tkáně, které se rozšiřují a uzavírají s každým dechem nebo srdečním rytmem. Existující hemostatická činidla, včetně tmelů na bázi fibrinu, se snaží zastavit průtok krve, ale mohou vyvolat intenzivní koagulační reakce u pacientů s poruchami srážení.

Produkty, jako jsou kyanoakryláty, poskytují silnou adhezi, přesto zavádějí nadměrnou tuhost, která může narušit pohyb přírodní tkáně a způsobit cytotoxické účinky. Hydrogely přírodních polymerů jsou biokompatibilní, ale často postrádají Mechanická síla a adheze potřebná pro utěsnění mokrých nebo vysoce elastických povrchů. FocusEAL na bázi Progel a Poly (ethylenglykol) prokazuje omezenou elasticitu a vyžaduje prodlouženou dobu aplikací, čímž se sníží jejich účinnost v dynamickém tkáňovém prostředí.

Těsnění měkkých tkání, které integrují hemostázu, flexibilita a adheze, zůstávají omezené. Metro dříve vykazovalo biokompatibilitu a mechanické vlastnosti připomínající vlastnosti nativních elastických tkání.

Předchozí úpravy s oxid grafen Zvýšená houževnatost, zatímco methakryloyl-modifikovaná želatina zvýšila opravu nervů. Hemostatické schopnosti však zůstaly mezerou. SN mají potenciál pro zlepšení odezvy srážení při zachování mechanické integrity tmelu.

Ve studii „rychlé uzavření a hemostáza prasklých měkkých tkání pomocí modifikovaného lidského tmelu na bázi tropoelastinu v předklinických modelech“ Publikováno v Vědecká translační medicínaVědci provedli předklinické testování inženýrského hydrogelu kombinujícího metro a laponit SNS, aby posoudili adhezi tkáně a hemostatickou účinnost v měkkých tkáních.

Předklinické testování zahrnovalo modely arteriálního poškození u poranění potkanů ​​a plic u subjektů prasat, aby se posoudil výkon tmelu v měkkých elastických orgánech. Vědci měřili sílu adheze, doba srážení a tkáňovou odpověď na vyhodnocení účinnosti formulace metra/SN za dynamických fyziologických podmínek.

Byly připraveny a zesítěné roztoky metra a měnící se koncentrace SNS a měnící se koncentrace SNS pomocí viditelného světla. Subjekty potkanů ​​a prasat podstoupily postupy zranění k posouzení účinnosti tmelu.

Testování zahrnovalo měření pevnosti ex vivo na pevnosti na kůži prasat, plic a srdečních tkání, přičemž tlak se vyhodnotil na propíchnuté kolagenové listy. Hemostatický výkon byl hodnocen analýzou času srážení pomocí čerstvé lidské krve ošetřené hydrogely metra/SN a komerční hemostatická činidla.

Hodnocení biokompatibility zahrnovala živé/mrtvé barvení a histologickou analýzu tkání obklopující hydrogelové implantáty metra/SN. Mezi další testování patřila analýza potenciálu Zeta pro vyhodnocení elektrostatických interakcí a jaderná magnetická rezonance spektroskopie Pro potvrzení zesíťovacího a chemického složení hydrogelové matrice.

Hydrogely metra/SN vykazovaly zvýšenou pevnost v adhezi a tlak prasknutí ve srovnání se samotným metrem a komerčními tmely. Na plicní tkáni prasat dosáhl Metro/SN sílu adheze 23 kPa ve srovnání s 12 kPa pro metro. Tlak roztržení hydrogelů metra/SN obsahující 1% SN dosáhl 3,6 kPa, což přesahovalo 2,8 kPa metra.

U testů tlaku v ex vivo srdeční prasknutí tolerovaly tlaky Metro/SN 47 kPa ve srovnání s 41 kPa pro metro, což ukazuje na zlepšenou strukturální integritu. Testy tlaku kolagenového listu také vykazovaly vynikající mechanickou pevnost ve vzorcích ošetřených metrem/SN.

Hemostatické testování prokázalo zkrácení doby srážení ve vzorcích ošetřených metrem/SN ve srovnání s neošetřenými kontrolami. Krev ošetřená hydrogely metra/SN obsahující 1% SN sráženou do 12 minut, zatímco neošetřená krev vyžadovala 15 minut. Nebylo pozorováno žádné zvýšení hemolýzy, což ukazuje na minimální poškození buněk navzdory rychlejší odezvě srážení.

V modelu amputace ocasu potkana snížila metro/SN hydrogely ztrátu krve přibližně o 91% ve srovnání s metrem a o 99% ve srovnání s neošetřenými kontrolami.

Histologická analýza odhalila žádnou významnou zánětlivou odpověď kolem implantátů metra/SN po sedmi a 28 dnech v subkutánní tkáni potkana. Nebyla pozorována žádná fibróza ani infiltrace lymfocytů, což ukazuje na biokompatibilitu hydrogelové formulace.

V modelu poškození plic prasat udržovaly hydrogely metra/SN integritu těsnění a zabránily ztrátě krve po dobu 14 dnů při fyziologických tlacích. Během tlakového testování nebylo pozorováno žádné významné oddělení nebo poškození tkáně, což potvrdilo adhezivní stabilitu hydrogelu v prostředí dynamické tkáně.

Vědci dochází k závěru, že hydrogely metra/SN poskytují účinné těsnění a hemostázu v měkkých elastických tkáních při zachování biokompatibility v předklinické modely. Zlepšená síla adheze a tlak burst na plicních a arteriálních tkáních ukazují potenciál pro klinické použití v traumatických poranění, kde konvenční tmely nedodržují za dynamických podmínek.

Integrace SNS zkrátila doba srážení bez vyvolání zánětlivých reakcí a podporovala HydrogelPotenciál pro rychlý zásah do hemoragických ran. Analýza biokompatibility prokázala minimální imunitní odpověď a poškození tkáně po implantaci, což naznačuje profil s nízkým rizikem pro klinický translaci.

© 2025 Science X Network