WPI mokslininkas gauna NSF karjeros apdovanojimą, kad sukurtų biologinius klijus medicinos reikmėms

WPI mokslininkas gauna NSF karjeros apdovanojimą, kad sukurtų biologinius klijus medicinos reikmėms

Worcesterio politechnikos instituto (WPI) mokslininkas kuria naują medicininių klijų klasę, sujungdamas hidrogelius ir į klijus panašius polimerus, kad saugiai ir patikimai sujungtų žmogaus audinius su terapiniais prietaisais, implantuotais į kūną, tokiais kaip širdies stimuliatoriai, insulino pompos ir dirbtiniai sąnariai.

Jiawei Yang, Mechanikos inžinerijos ir medžiagų inžinerijos katedros docentas, susijęs su Biomedicininės inžinerijos katedra, gavo prestižinį 644 659 USD karjeros apdovanojimą iš Nacionalinio mokslo fondo, kad sukurtų biologinius klijus, galinčius užtikrinti tvirtą, stabilų sukibimą ir atitikti mechaninius biologinio pelno reikalavimus.

Medicinos prietaisai ir žmonės gaminami iš labai skirtingų medžiagų. Medicinos prietaisai daugiausia gaminami iš kietų medžiagų, tokių kaip metalas ar plastikas. Žmogaus audiniai paprastai yra minkšti ir drėgni. Labai reikia geresnių klijų, kurie būtų minkšti ir drėgni, kaip ir žmogaus audiniai, kad audiniai ir prietaisai būtų susprogdinti. Geresni klijai gali geriau veikti su kūnu ir žymiai pagerinti pacientų sveikatos priežiūrą bei gyvenimo kokybę. “

Jiawei Yang, Worcesterio politechnikos instituto Mechanikos ir medžiagų inžinerijos katedros docentas

Yang kuria bioklijus su dviem sluoksniais – skaidriu kietu hidrogelio sluoksniu ir skaidraus skysto lipniojo sluoksnio. Yang kuria modulinę hidrogelių sistemą, pritaikytą tikslinių audinių mechaninėms savybėms ir polimerams, kurie gali susilieti su žmogaus audiniais. Kartu hidrogelio polimero bioklijai užtikrina greitą, tvirtą, stabilų ir gilų sukibimą su kūne.

Vykdydamas savo penkerius metus trunkantį projektą, Yang bendradarbiaus su daktaru Steffenu Pabeliu Masačusetso bendrojoje ligoninėje, kad sukurtų hidrogelio širdies pleistrą, kuriame būtų vaistų, skirtų prieširdžių virpėjimui – nereguliariam širdies plakimui – gydyti. Jis taip pat kurs edukacines ir mokslinių tyrimų programas apie hidrogelius vaikams ir studentams. Absolventas Jiatai Sun dirbs su Yang projekte.

"Yra daug galimų naujų biologinių klijų pritaikymo būdų", - sakė Yang. "Jie gali būti naudojami kartu su elektrodais, implantuotais į kūną Parkinsono ligai gydyti arba širdies nepakankamumui gydyti. Jie taip pat gali būti derinami su gydomosiomis medžiagomis, kad išgydytų pažeistą kremzlę arba sukurtų sveikus naujus audinius."

Hidrogeliai yra medžiagos, pagamintos iš vandens ir polimerų tinklų, kurie yra labai didelės molekulės. Hidrogelių pavyzdžiai yra žaizdų tvarsčiai, kontaktiniai lęšiai ir sauskelnėse esančios sugeriančios medžiagos.

Hidrogelio bioklijai pirmiausia buvo naudojami skubioje medicinoje, siekiant laikinai panaudoti sužalojimus, įtemptas žaizdas ir sandarinti audinius. Tačiau jie yra mažiau tinkami ilgalaikiam naudojimui organizme, ypač implantacijai, nes jie negali užtikrinti tvirto ir stabilaus sukibimo, kartu suderindami su tikslinių kūno audinių mechaninėmis savybėmis, sakė Yang.

"Žmogaus audinių mechaninės savybės labai skiriasi. Smegenų audinys yra itin minkštas ir reikalauja itin minkšto hidrogelio, o kartu su kremzlėmis naudojamas hidrogelis turi būti pakankamai standus, kad sulenktų ir išlaikytų svorį", – sakė Yang. „Vienas dydis netinka visiems, kai kalbama apie biologinius lipnius užrašus.

Karjeros apdovanojimais remiami kolegijos ir universitetų karjeros pradžioje dirbantys mokslininkai, kurie pradeda savo profesinę veiklą ir padeda pamatus būsimiems tyrimams. Yang prisijungė prie WPI fakulteto 2024 m., kai įgijo daktaro laipsnį Harvardo universitete ir dirbo moksliniu bendradarbiu Bostono vaikų ligoninėje ir Masačusetso technologijos institute.

Šaltiniai: