Funktionsprincipen för biogelen är ganska enkel: gelén, tillsammans med en lösning av nanopartiklar, appliceras på vävnadsytor som limmas ihop, vilka binds med gelen. Detta händer på grund av molekylär interaktion. Detta fenomen kallas adsorption. Samtidigt binder gelén ihop nanopartiklarna och bildar en myriad av nya kopplingar mellan sårets två delade ytor. Denna vidhäftningsprocess tar bara några minuter och involverar inga kemiska reaktioner.
Under experimentet jämförde franska forskare två metoder för att stänga huden med ett djupt sår på den: genom att applicera en vattenlösning av nanopartiklar med en borste och traditionella suturer inom medicin. Samtidigt verkar alternativet med att applicera en lösning av nanopartiklar vara det enklaste att använda och stänger huden väldigt snabbt tills den läker av sig själv. Processen sker utan inflammation och vävnadsnekros, och ärret på sårplatsen är nästan osynligt.
I ett annat experiment, som också utfördes på experimentgnagare, applicerade forskarna sin lösning på mjukvävnader i inre organ som lungor, lever och mjälte, som är svåra att sy, eftersom de går sönder när en kirurgisk nål förs genom dem. Inför ett djupt leversår kunde franska specialister stänga såret, applicerade en vattenlösning av nanopartiklar på det och klämde ihop sårets kanter. Blödningen stoppades. För att reparera snittet i leverloben applicerade de återigen nanopartiklar i form av en speciell film som applicerades på såret och stoppade blödningen. Båda fallen slutade bra för råttorna, leverfunktionen återställdes och djuren själva förblev vid liv.
Denna vidhäftningsmetod har visat sin exklusivitet, eftersom dess potential lovar ett mycket brett utbud av kliniska tillämpningar. För att få fram nanopartiklar använde fransmännen järnoxider och kiseldioxid, som lätt kan tas upp av människokroppen. I framtiden kan denna metod ganska enkelt integreras i aktuell forskning för vävnadsregenerering och behandling. Med ett framgångsrikt resultat kan han revolutionera klinisk praxis.
Syntetiskt kollagen för sårläkning
Kollagen är ett fibrillärt protein som har en speciell tertiär struktur. Kollagenmolekyler bildas av en trippelhelix, som består av polypeptidkedjor. I människokroppen spelar detta ämne en mycket viktig roll, bildar en matris av bindväv och säkerställer processen för dess elasticitet och styrka. En av de viktigaste egenskaperna hos kollagen är dess förmåga att påskynda processen för vidhäftning och koagulering av blodplättar. Dessa egenskaper används i modern medicin, men läkare måste använda naturligt kollagen, som erhålls från djur, vanligtvis från kor. Sådant kollagen väcker ett antal bekymmer, eftersom det kan orsaka kroppens immunsvar, inflammation eller fungera som en bärare av infektion.
I Jeffrey Hartgerincks amerikanska laboratorium vid William Marsh Rice University (ett privat amerikanskt forskningsuniversitet beläget i Houston) fick forskare för några år sedan syntetiskt kollagen. Som ett resultat av laboratoriestudier fann man att en ny hydrogel baserad på syntetiskt kollagen kan binda blodplättar till varandra, vilket aktiverar deras förmåga att aggregera. Detta påskyndar avsevärt processen för att stoppa blödning, medan experter inte noterar förekomsten av inflammatoriska processer.
Bristen på svar från det mänskliga immunsystemet och aggregationsegenskaperna skiljer materialet som skapats i Houston från många kommersiella analoger positivt. Naturligtvis kan en sådan substans inte användas för att stoppa allvarliga blödningar, syntetiskt kollagen kommer inte att ersätta ett tätt bandage och tourniquet, men på ett sjukhusoperationsrum är det mycket svårt för denna substans att hitta någon analog för att stoppa kirurgisk blödning.
Förutom direkta kirurgiska applikationer tittar Hartgerink och hans kollegor på möjligheten att använda ett nytt material för att läka små sår och stödja transplantat. Det rapporteras att syntetiskt kollagen kan utgöra grunden för fästningen av alla typer av celler och tillväxten av nya vävnader. Detta ämne kan modifieras enligt den specifika avsedda användningen. Den immunologiska trögheten och kemiska renheten hos syntetiskt kollagen är dess viktiga fördelar och en ytterligare garanti för framgång.
Användningen av moderna material i medicin
Användningsområdet för nya biologiska material, inklusive de baserade på nanopartiklar, är mycket omfattande även inom ramen för medicinen, men det kan bli ett verkligt universalmedel inom kirurgi. Utvecklarna tror att de nya ämnena kommer att vara oumbärliga för operationer på kärlsystemet i ryggmärgen och hjärnan, på bukorganen och i tandvården. För närvarande, under operationer på levern och under avlägsnande av stora formationer från kroppen, ägnar alla assistenter stor uppmärksamhet åt försök att stoppa blödning.
Metoderna som används idag är inte särskilt framgångsrika, vi pratar om lätt frysning och absorberande våtservetter. Samtidigt kompenseras inte alltid blodförlusten för patienten, för att inte tala om tidsförlusten och kvaliteten på det konserverade blodet. Införandet av nya biologiska och nanosubstanser kan avsevärt minska operationstiden, minska mängden blod som behövs för transfusion, reducera till noll de medföljande manipulationerna av läkare på artärer och vener. Samtidigt minskar möjligheten att föra in en infektion i såret, till exempel vid operationer i lever eller tarm.
Ett speciellt område för användning av nya nanomaterial, som snabbt kan stoppa blodet och läka sår, är olika räddningstjänster. De kan användas av räddningsteam vid bil- och järnvägsolyckor, flyg- och tågolyckor, under naturkatastrofer och katastrofer som orsakats av människan, såväl som inom militär fältmedicin. Samtidigt förlorar inte nya material baserade på nanoteknik sina unika egenskaper ens vid tillräckligt lång lagring.
Modern nanosubstans - syntetiskt kollagen, eller syntetisk peptid, har också en så utmärkt egenskap som förmågan att sönderfalla över tid i blodomloppet, medan de flesta moderna läkemedel för att stoppa blödning finns kvar i människokroppen under lång tid. Denna sida av användningen av moderna nanopreparat (deras ofarlighet och ett antal andra parametrar) kräver ytterligare experiment. Men det är obestridligt att bakom sådana droger finns medicinens framtid.
Källor till information:
http://gearmix.ru/archives/10943
http://remedium.ru/news/detail.php?ID=61497
http://www.rusnanotekh.ru/Nanotechnology%20in%20medicine/nanomed%206.aspx