Výskumník WPI získava cenu NSF Career Award za vytvorenie bioadhéznych látok pre medicínske aplikácie

Výskumník WPI získava cenu NSF Career Award za vytvorenie bioadhéznych látok pre medicínske aplikácie

Výskumník Worcesterského polytechnického inštitútu (WPI) vyvíja novú triedu lekárskych lepidiel spojením hydrogélov a polymérov podobných lepidlu, aby bezpečne a spoľahlivo spojil ľudské tkanivá s terapeutickými zariadeniami implantovanými do tela, ako sú kardiostimulátory, inzulínové pumpy a umelé kĺby.

Jiawei Yang, odborný asistent na Katedre strojárstva a materiálového inžinierstva, pridružený k Katedre biomedicínskeho inžinierstva, získal prestížne ocenenie 644 659 USD za kariéru od Národnej vedeckej nadácie za vytvorenie bioadhezív, ktoré môžu poskytnúť silnú, stabilnú adhea a splniť mechanické požiadavky na biologický zisk.

Zdravotnícke zariadenia a ľudia sú vyrobené z veľmi odlišných materiálov. Zdravotnícke pomôcky sa vyrábajú najmä z tvrdých materiálov, ako je kov alebo plast. Ľudské tkanivo je vo všeobecnosti mäkké a vlhké. Existuje kritická potreba lepších lepidiel, ktoré sú mäkké a vlhké, ako ľudské tkanivá, na otryskávanie tkanív a zariadení. Lepšie lepidlá dokážu lepšie spolupracovať s telom a výrazne by zlepšili zdravotnú starostlivosť a kvalitu života pacientov. “

Jiawei Yang, odborný asistent, Katedra mechanického a materiálového inžinierstva, Worcester Polytechnic Institute

Yang vyvíja bioadhezíva s dvoma vrstvami – transparentnou pevnou hydrogélovou vrstvou a čírou tekutou lepiacou vrstvou. Yang vyvíja modulárny systém hydrogélov prispôsobených mechanickým vlastnostiam cieľových tkanív a polymérov, ktoré sa môžu spájať s ľudskými tkanivami. Spoločne bioadhezíva hydrogélového polyméru poskytujú rýchlu, silnú, stabilnú a hlbokú priľnavosť v tele.

V rámci svojho päťročného projektu bude Yang spolupracovať s Dr. Steffenom Pabelom z Massachusetts General Hospital na vývoji hydrogélovej srdcovej náplasti obsahujúcej lieky na liečbu fibrilácie predsiení, typu nepravidelného srdcového tepu. Vytvorí tiež vzdelávacie a výskumné programy o hydrogéloch pre deti a študentov. Postgraduálny študent Jiatai Sun bude na projekte spolupracovať s Yangom.

"Existuje veľa potenciálnych aplikácií pre nové bioadhezíva, " povedal Yang. "Mohli by sa použiť v kombinácii s elektródami implantovanými do tela na liečbu Parkinsonovej choroby alebo na liečbu a zvládanie srdcového zlyhania. Mohli by sa tiež kombinovať s terapeutickými prostriedkami na liečenie poškodenej chrupavky alebo vytváranie zdravých nových tkanív."

Hydrogély sú materiály vyrobené z vody a sietí polymérov, čo sú veľmi veľké molekuly. Príklady hydrogélov sú obväzy na rany, kontaktné šošovky a absorpčné materiály v plienkach.

Hydrogélové bioadhezíva sa používajú predovšetkým v urgentnej medicíne na dočasné nasadenie poranení, tesných rán a utesnenia tkaniva. Sú však menej vhodné na dlhodobé používanie v tele, najmä implantáciu, pretože nedokážu zabezpečiť silnú a stabilnú adhéziu a zároveň zodpovedať mechanickým vlastnostiam cieľových tkanív v tele, povedal Yang.

"Mechanické vlastnosti ľudských tkanív sa výrazne líšia. Mozgové tkanivo je extrémne mäkké a vyžaduje extrémne mäkký hydrogél, zatiaľ čo hydrogél používaný s chrupavkou musí byť dostatočne tuhý, aby sa ohýbal a udržal váhu," povedal Yang. "Jedna veľkosť nevyhovuje všetkým, pokiaľ ide o bioadhezívne poznámky."

Ocenenia Career Awards podporujú výskumných pracovníkov v ranej kariére na vysokých školách a univerzitách, keď začínajú svoje profesionálne aktivity a pokladajú základy pre budúci výskum. Yang nastúpil na fakultu WPI v roku 2024 po tom, čo získal doktorát na Harvardskej univerzite a pracoval ako výskumný pracovník v Bostonskej detskej nemocnici a Massachusetts Institute of Technology.

Zdroje: