WPI-tutkija saa NSF Career Award -palkinnon luodakseen bioliimoja lääketieteellisiin sovelluksiin

WPI-tutkija saa NSF Career Award -palkinnon luodakseen bioliimoja lääketieteellisiin sovelluksiin

Worcester Polytechnic Instituten (WPI) tutkija kehittää uutta lääketieteellisten liimojen luokkaa yhdistämällä hydrogeelejä ja liiman kaltaisia ​​polymeerejä turvallisesti ja luotettavasti yhdistämään ihmiskudoksia kehoon istutettuihin terapeuttisiin laitteisiin, kuten sydämentahdistimiin, insuliinipumppuihin ja tekoniveliin.

Jiawei Yang, kone- ja materiaalitekniikan laitoksen apulaisprofessori, joka on sidoksissa biolääketieteen laitokseen, on saanut 644 659 dollarin arvostetun urapalkinnon National Science Foundationilta luodakseen bioliimoja, jotka tarjoavat vahvan, vakaan tarttuvuuden ja täyttävät biologisten tuotteiden mekaaniset vaatimukset.

Lääketieteelliset laitteet ja ihmiset on valmistettu hyvin erilaisista materiaaleista. Lääketieteelliset laitteet valmistetaan pääasiassa kovista materiaaleista, kuten metallista tai muovista. Ihmiskudos on yleensä pehmeää ja märkää. On kriittinen tarve paremmille liima-aineille, jotka ovat pehmeitä ja märkiä, kuten ihmiskudokset, kudosten ja laitteiden yhteensovittamiseksi. Paremmat liimat voivat toimia paremmin kehon kanssa ja parantavat merkittävästi potilaiden terveydenhuoltoa ja elämänlaatua. "

Jiawei Yang, apulaisprofessori, mekaanisen ja materiaalitekniikan laitos, Worcester Polytechnic Institute

Yang kehittää bioliimoja, joissa on kaksi kerrosta - läpinäkyvä kiinteä hydrogeelikerros ja kirkas nestemäinen liimakerros. Yang kehittää modulaarista hydrogeelijärjestelmää, joka on räätälöity kohdekudosten ja polymeerien mekaanisiin ominaisuuksiin, jotka voivat sulautua ihmiskudosten kanssa. Yhdessä hydrogeelipolymeerin bioadhesiivit tarjoavat nopean, vahvan, vakaan ja syvän kiinnittymisen kehoon.

Osana viisivuotista projektiaan Yang työskentelee tohtori Steffen Pabelin kanssa Massachusettsin yleissairaalassa kehittääkseen hydrogeelisydänlaastarin, joka sisältää lääkkeitä eteisvärinän, eräänlaisen epäsäännöllisen sydämen sykkeen, hoitoon. Hän tulee myös luomaan lapsille ja opiskelijoille opetus- ja tutkimusohjelmia hydrogeeleistä. Jatko-opiskelija Jiatai Sun työskentelee Yangin kanssa projektissa.

"Uusille bioliimoille on monia mahdollisia sovelluksia", Yang sanoi. "Niitä voitaisiin käyttää yhdessä kehoon istutettujen elektrodien kanssa Parkinsonin taudin hoitoon tai sydämen vajaatoiminnan hoitoon. Niitä voitaisiin myös yhdistää terapeuttisten aineiden kanssa vaurioituneen ruston parantamiseksi tai terveiden uusien kudosten luomiseksi."

Hydrogeelit ovat materiaaleja, jotka on valmistettu vedestä ja polymeeriverkostoista, jotka ovat erittäin suuria molekyylejä. Haavasidokset, piilolinssit ja vaippojen imukykyiset materiaalit ovat esimerkkejä hydrogeeleistä.

Hydrogeelibioadhesiivia on käytetty ensisijaisesti ensiapulääketieteessä vammojen, kireiden haavojen ja tiivistekudoksen tilapäiseen levittämiseen. Ne ovat kuitenkin vähemmän sopivia pitkäaikaiseen käyttöön kehossa, etenkin implantaatiossa, koska ne eivät voi tarjota vahvaa ja vakaata tarttuvuutta samalla, kun ne vastaavat kehon kohdekudosten mekaanisia ominaisuuksia, Yang sanoi.

"Ihmiskudosten mekaaniset ominaisuudet vaihtelevat merkittävästi. Aivokudos on erittäin pehmeää ja vaatii erittäin pehmeää hydrogeeliä, kun taas ruston kanssa käytettävän hydrogeelin on oltava tarpeeksi jäykkä joustaakseen ja tukeakseen painoa", Yang sanoi. "Yksi koko ei sovi kaikille, kun on kyse bioliimautuvista muistiinpanoista."

Career Awards -palkinnot tukevat korkeakoulujen ja yliopistojen varhaisia ​​tutkijoita heidän aloittaessaan ammattinsa ja luomassa perustan tulevalle tutkimukselle. Yang liittyi WPI:n tiedekuntaan vuonna 2024 suoritettuaan tohtorin tutkinnon Harvardin yliopistosta ja työskenneltyään tutkijana Bostonin lastensairaalassa ja Massachusetts Institute of Technologyssa.

Lähteet: