WPI pētnieks saņem NSF karjeras balvu, lai izveidotu biolīmes medicīniskiem lietojumiem

WPI pētnieks saņem NSF karjeras balvu, lai izveidotu biolīmes medicīniskiem lietojumiem

Vusteras Politehniskā institūta (WPI) pētnieks izstrādā jaunu medicīnisko līmju klasi, apvienojot hidrogēlus un līmei līdzīgus polimērus, lai droši un uzticami savienotu cilvēka audus ar organismā implantētām terapeitiskām ierīcēm, piemēram, elektrokardiostimulatoriem, insulīna sūkņiem un mākslīgajām locītavām.

Jiawei Yang, Mašīnbūves un materiālu inženierijas katedras docents, kas ir saistīts ar Biomedicīnas inženierijas katedru, ir saņēmis prestižo Nacionālā zinātnes fonda karjeras balvu 644 659 ASV dolāru apmērā, lai izveidotu biolīmes, kas var nodrošināt spēcīgu, stabilu adhēziju un atbilst mehāniskajām prasībām bioloģiskai ieguvei.

Medicīnas ierīces un cilvēki ir izgatavoti no ļoti dažādiem materiāliem. Medicīniskās ierīces galvenokārt ir izgatavotas no cietiem materiāliem, piemēram, metāla vai plastmasas. Cilvēka audi parasti ir mīksti un mitri. Ir ļoti nepieciešamas labākas līmvielas, kas ir mīkstas un mitras, piemēram, cilvēka audi, lai audus un ierīces saspridzinātu kopā. Labākas līmvielas var labāk strādāt ar ķermeni un ievērojami uzlabot pacientu veselības aprūpi un dzīves kvalitāti. "

Jiawei Yang, Vusteras Politehniskā institūta Mašīnbūves un materiālu inženierijas katedras docents

Yang izstrādā biolīmes ar diviem slāņiem – caurspīdīgu cieto hidrogēla slāni un dzidru šķidru līmes slāni. Yang izstrādā modulāru hidrogēlu sistēmu, kas pielāgota mērķa audu un polimēru mehāniskajām īpašībām, kas var saplūst ar cilvēka audiem. Kopā hidrogēla polimēra biolīmes nodrošina ātru, spēcīgu, stabilu un dziļu adhēziju organismā.

Sava piecu gadu projekta ietvaros Jans sadarbosies ar Dr. Steffen Pabel Masačūsetsas vispārējā slimnīcā, lai izstrādātu hidrogēla sirds plāksteri, kas satur zāles priekškambaru fibrilācijas, neregulāras sirdsdarbības veida, ārstēšanai. Viņš arī veidos izglītojošas un pētnieciskas programmas par hidrogēliem bērniem un skolēniem. Absolvents Jiatai Sun strādās kopā ar Yang pie projekta.

"Ir daudz potenciālu pielietojumu jaunām biolīmēm," sacīja Jangs. "Tos varētu izmantot, lai kombinētu ar elektrodiem, kas implantēti organismā, lai ārstētu Parkinsona slimību vai ārstētu un pārvaldītu sirds mazspēju. Tos varētu arī kombinēt ar terapeitiskiem līdzekļiem, lai dziedinātu bojātos skrimšļus vai radītu veselīgus jaunus audus."

Hidrogēli ir materiāli, kas izgatavoti no ūdens un polimēru tīkliem, kas ir ļoti lielas molekulas. Hidrogēlu piemēri ir brūču pārsēji, kontaktlēcas un autiņbiksīšu absorbējošie materiāli.

Hidrogēla biolīmes galvenokārt ir izmantotas neatliekamās palīdzības medicīnā, lai īslaicīgi izmantotu ievainojumus, saspringtas brūces un blīvējuma audus. Tomēr tie ir mazāk piemēroti ilgstošai lietošanai organismā, jo īpaši implantācijai, jo tie nevar nodrošināt spēcīgu un stabilu adhēziju, vienlaikus saskaņojot ķermeņa mērķa audu mehāniskās īpašības, sacīja Yang.

"Cilvēka audu mehāniskās īpašības ievērojami atšķiras. Smadzeņu audi ir ārkārtīgi mīksti, un tiem ir nepieciešams ārkārtīgi mīksts hidrogēls, savukārt hidrogelam, ko izmanto ar skrimšļiem, jābūt pietiekami stīvam, lai tas varētu izlocīties un izturēt svaru," sacīja Jans. "Viens izmērs neder visiem, kad runa ir par bioadhezīvām piezīmēm."

Karjeras balvas atbalsta agrīnās karjeras pētniekus koledžās un universitātēs, kad viņi uzsāk savu profesionālo darbību un liek pamatu turpmākai pētniecībai. Jans pievienojās WPI fakultātei 2024. gadā pēc doktora grāda iegūšanas Hārvardas universitātē un strādājot par pētnieku Bostonas Bērnu slimnīcā un Masačūsetsas Tehnoloģiju institūtā.

Avoti: