Raziskovalec WPI prejme nagrado NSF Career Award za ustvarjanje bioadhezivov za uporabo v medicini

Raziskovalec WPI prejme nagrado NSF Career Award za ustvarjanje bioadhezivov za uporabo v medicini

Raziskovalec Worcester Polytechnic Institute (WPI) razvija nov razred medicinskih lepil, tako da združuje hidrogele in lepilu podobne polimere za varno in zanesljivo povezovanje človeških tkiv s terapevtskimi napravami, vsajenimi v telo, kot so srčni spodbujevalniki, insulinske črpalke in umetni sklepi.

Jiawei Yang, docent na Oddelku za strojništvo in inženirstvo materialov, ki je povezan z Oddelkom za biomedicinski inženiring, je prejel prestižno karierno nagrado v vrednosti 644.659 USD Nacionalne znanstvene fundacije za ustvarjanje bioadhezivov, ki lahko zagotovijo močan, stabilen adhea in izpolnjujejo mehanske zahteve za biološki dobiček.

Medicinski pripomočki in ljudje so narejeni iz zelo različnih materialov. Medicinski pripomočki so večinoma izdelani iz trdih materialov, kot sta kovina ali plastika. Človeško tkivo je na splošno mehko in mokro. Obstaja kritična potreba po boljših lepilih, ki so mehka in mokra, kot so človeška tkiva, za skupno peskanje tkiv in naprav. Boljša lepila lahko bolje delujejo s telesom in bi znatno izboljšala zdravstveno varstvo in kakovost življenja bolnikov. “

Jiawei Yang, docent, oddelek za strojništvo in inženirstvo materialov, Worcester Polytechnic Institute

Yang razvija bioadhezive z dvema slojema – prozorno trdno hidrogelno plastjo in prozorno tekočo lepilno plast. Yang razvija modularni sistem hidrogelov, prilagojenih mehanskim lastnostim ciljnih tkiv in polimerov, ki se lahko spajajo s človeškimi tkivi. Skupaj bioadhezivi hidrogelnega polimera zagotavljajo hitro, močno, stabilno in globoko oprijem v telesu.

Kot del svojega petletnega projekta bo Yang sodeloval z dr. Steffenom Pabelom v splošni bolnišnici Massachusetts pri razvoju hidrogelnega srčnega obliža, ki vsebuje zdravila za zdravljenje atrijske fibrilacije, vrste nerednega srčnega utripa. Oblikoval bo tudi izobraževalne in raziskovalne programe o hidrogelih za otroke in dijake. Podiplomski študent Jiatai Sun bo sodeloval z Yangom pri projektu.

"Obstaja veliko možnih aplikacij za nova bioadheziva," je dejal Yang. "Lahko bi jih uporabili v kombinaciji z elektrodami, vsajenimi v telo, za zdravljenje Parkinsonove bolezni ali za zdravljenje in obvladovanje srčnega popuščanja. Lahko bi jih kombinirali tudi s terapevtskimi sredstvi za zdravljenje poškodovanega hrustanca ali ustvarjanje zdravih novih tkiv."

Hidrogeli so materiali, izdelani iz vode in mrež polimerov, ki so zelo velike molekule. Obloge za rane, kontaktne leče in vpojni materiali v plenicah so primeri hidrogelov.

Bioadhezivi iz hidrogela so bili uporabljeni predvsem v urgentni medicini za začasno namestitev poškodb, tesnih ran in tesnjenje tkiva. Vendar pa so manj primerni za dolgotrajno uporabo v telesu, zlasti implantacijo, ker ne morejo zagotoviti močne in stabilne adhezije, medtem ko se ujemajo z mehanskimi lastnostmi ciljnih tkiv v telesu, je dejal Yang.

"Mehanske lastnosti človeških tkiv se zelo razlikujejo. Možgansko tkivo je izjemno mehko in zahteva izjemno mehak hidrogel, medtem ko mora biti hidrogel, ki se uporablja s hrustancem, dovolj tog, da se upogne in podpira težo," je dejal Yang. "Ena velikost ne ustreza vsem, ko gre za biolepilne lističe."

Nagrade Career Awards podpirajo raziskovalce na začetku kariere na fakultetah in univerzah, ko začnejo svoje poklicne dejavnosti in postavljajo temelje za prihodnje raziskave. Yang se je fakulteti WPI pridružil leta 2024, potem ko je doktoriral na Univerzi Harvard in delal kot raziskovalec v Bostonski otroški bolnišnici in Tehnološkem inštitutu Massachusetts.

Viri: