WPI-forsker mottar NSF Career Award for å lage bioadhesiver for medisinske applikasjoner

WPI-forsker mottar NSF Career Award for å lage bioadhesiver for medisinske applikasjoner

En forsker fra Worcester Polytechnic Institute (WPI) utvikler en ny klasse medisinske lim ved å bringe sammen hydrogeler og limlignende polymerer for å trygt og pålitelig koble menneskelig vev til terapeutiske enheter implantert i kroppen, som pacemakere, insulinpumper og kunstige ledd.

Jiawei Yang, en assisterende professor ved Institutt for maskinteknikk og materialteknikk, tilknyttet Institutt for biomedisinsk ingeniørvitenskap, har mottatt en prestisjetung karrierepris på $644 659 fra National Science Foundation for å lage bioadhesiver som kan gi en sterk, stabil adhea og oppfylle de mekaniske kravene for biologisk gevinst.

Medisinsk utstyr og mennesker er laget av svært forskjellige materialer. Medisinsk utstyr er hovedsakelig laget av harde materialer som metall eller plast. Menneskelig vev er generelt mykt og vått. Det er et kritisk behov for bedre lim som er mykt og vått, som menneskelig vev, for å sprenge vev og enheter sammen. Bedre lim kan fungere bedre med kroppen og vil forbedre helsevesenet og livskvaliteten for pasientene betydelig. "

Jiawei Yang, assisterende professor, Institutt for maskin- og materialteknikk, Worcester Polytechnic Institute

Yang utvikler bioadhesiver med to lag - et gjennomsiktig solid hydrogellag og et klart flytende limlag. Yang utvikler et modulært system av hydrogeler skreddersydd til de mekaniske egenskapene til målvev og polymerer som kan smelte sammen med menneskelig vev. Sammen gir bioadhesivene til hydrogelpolymer rask, sterk, stabil og dyp vedheft i kroppen.

Som en del av sitt femårige prosjekt vil Yang samarbeide med Dr. Steffen Pabel ved Massachusetts General Hospital for å utvikle et hydrogel-hjerteplaster som inneholder legemidler for å behandle atrieflimmer, en type uregelmessig hjerterytme. Han vil også lage utdannings- og forskningsprogrammer om hydrogeler for barn og studenter. Graduate student Jiatai Sun vil jobbe med Yang på prosjektet.

"Det er mange potensielle bruksområder for nye bioadhesiver," sa Yang. "De kan brukes til å kombinere med elektroder implantert i kroppen for å behandle Parkinsons sykdom eller for å behandle og behandle hjertesvikt. De kan også kombineres med terapeutiske midler for å helbrede skadet brusk eller skape friskt nytt vev."

Hydrogeler er materialer laget av vann og nettverk av polymerer, som er veldig store molekyler. Sårbandasjer, kontaktlinser og absorberende materialer i bleier er eksempler på hydrogeler.

Hydrogel bioadhesiver har blitt brukt primært i akuttmedisin for midlertidig å utplassere skader, tette sår og forsegle vev. Imidlertid er de mindre egnet for langvarig bruk i kroppen, spesielt implantasjon, fordi de ikke kan gi sterk og stabil vedheft samtidig som de matcher de mekaniske egenskapene til målvev i kroppen, sa Yang.

"De mekaniske egenskapene til menneskelig vev varierer betydelig. Hjernevev er ekstremt mykt og krever en ekstremt myk hydrogel, mens en hydrogel som brukes med brusk må være stiv nok til å bøye seg og støtte vekt," sa Yang. "Én størrelse passer ikke alle når det gjelder bioadhesive notater."

Karrierepriser støtter tidlige karriereforskere ved høyskoler og universiteter når de starter sine faglige sysler og legger grunnlaget for fremtidig forskning. Yang begynte på WPI-fakultetet i 2024 etter å ha mottatt sin doktorgrad fra Harvard University og jobbet som stipendiat ved Boston Children's Hospital og Massachusetts Institute of Technology.

Kilder: