Slug-inspirierte Kleber Patches schlagen Herzen

Ein neuer Kleber, der von Slug Slime inspiriert ist, kann ein gebrochenes Herz heilen.

Der Klebstoff, der heute (27. Juli) in einer neuen Studie in der Fachzeitschrift Science beschrieben wird, klebt auf nassen Oberflächen, einschließlich der Oberfläche eines schlagenden Herzens. Es ist nicht giftig für Zellen, was es einen Vorteil gegenüber vielen chirurgischen Klebstoffen gibt. Es ist noch nicht in Operationssälen verfügbar - seine Entwickler sagen, dass es Jahre dauern könnte - aber es könnte möglicherweise viel schneller für Anwendungen wie das Schließen von Hautverletzungen genehmigt werden.

Der Slug-inspirierte Kleber ist "sehr dehnbar und sehr hart", sagte Jianyu Li, Postdoc am Wyss Institute for Biological Inspired Engineering der Harvard University und der Hauptautor der Studie. Li und seine Kollegen trugen den Klebstoff auf ein blutgetränktes, schlagendes Schweineherz auf und stellten fest, dass es besser funktionierte als jeder andere chirurgische Klebstoff auf dem Markt.

Inspiriert von der Natur

Die Inspiration für den Kleber kam von Arion subfuscus, eine große und schleimige Art von Nacktschnecken in Nordamerika und Westeuropa gefunden. Diese Schnecken scheiden einen klebrigen, gelb-orangefarbenen Schleim aus, der gut auf nassen Oberflächen haftet. [7 Coole Technologien von der Natur inspiriert]

Diese Eigenschaft faszinierte Li und seine Kollegen, und sie machten sich daran, eine künstliche Version des Schleims zu machen. Der Schlüssel, Li sagte Live Science, ist, dass der Schleim besteht aus langen, geraden Ketten von Molekülen genannt Polymere, die auch miteinander verbunden sind - ein Phänomen namens Vernetzung. Die Vernetzung macht Materialien stark, aber der Slipschlamm hat den zusätzlichen Vorteil, dass er zwei Arten von Vernetzungsbindungen aufweist. Einige waren kovalente Bindungen, was bedeutet, dass sie Moleküle zusammenhalten, indem sie Elektronen teilen. Andere waren ionische Bindungen, was bedeutet, dass ein Molekül seine Elektronen einem anderen übergibt. Diese "hybridisierten" Vernetzungen machen den Slug-Schleim sowohl zäh und dehnbar, sagte Li.

Das Team imitierte diese Struktur mit künstlichen Polymeren, die auf eine so genannte "dissipative Matrix" geschichtet wurden. Die Polymere liefern die Haftkraft, erklärt Li, während die dissipative Matrix-Schicht wie ein Stoßdämpfer wirkt: Sie kann sich dehnen und verformen, ohne zu reißen.

Patchen von Wunden

Um den Leim zu testen, applizierten die Forscher ihn auf Schweinehaut, Knorpel, Arterien, Lebergewebe und Herzen - einschließlich Herzen, die mit Wasser oder Luft aufgeblasen und mit Blut bedeckt waren. Das Material erwies sich als extrem dehnbar und dehnte sich 14-mal so groß aus wie ursprünglich, ohne sich jemals vom Lebergewebe zu lösen. Wenn er zum Auffüllen eines Lochs in einem Schweineherz verwendet wurde, behielt der Klebstoff seine Versiegelung selbst dann bei, wenn er auf das Doppelte seiner ursprünglichen Länge zehntausendfach gedehnt wurde, bei Drücken, die den normalen menschlichen Blutdruck übersteigen.

Die Forscher trugen den Klebstoff sogar auf das schlagende Herz eines echten Schweins auf und stellten fest, dass die Adhäsion an der tanzenden, blutigen Oberfläche etwa achtmal so stark war wie die Haftung eines handelsüblichen chirurgischen Klebers.

Der Kleber wurde auch an einer lebenden Ratte getestet: Die Forscher simulierten eine Notoperation, indem sie das Lebergewebe der Ratten in Scheiben schneiden und dann die Wunde entweder mit dem Leim oder einem Standard-Blut-stabilisierenden Produkt namens Surgiflo flickten. Sie fanden heraus, dass der neue Klebstoff den Blutfluss genauso gut stoppen konnte wie der Standardkleber; Die mit dem neuen Kleber behandelten Ratten erfuhren bis zu zwei Wochen nach der Operation keine zusätzlichen Blutungen. Die Surgiflo-behandelten Ratten litten jedoch manchmal an Gewebetod und Narbengewebe, berichteten die Forscher. Die Ratten, die mit dem Schleim-inspirierten Kleber behandelt wurden, erfuhren diese Nebenwirkungen nicht.

Ob der neue Leim in den Operationssaal gelangt, hängt von viel umfangreicheren klinischen Tests ab, sagte Li, aber der Klebstoff könnte als eine neue Methode zur Behandlung äußerer Wunden auf einer kürzeren Zeitlinie erscheinen.

"Wir haben ein Unternehmen, das daran arbeitet, unser Material für klinische Anwendungen einzusetzen, und wir haben ein Patent angemeldet", sagte Li.

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