Технологии из научно-фантастической вселенной «Стартрек» продолжают проникать в нашу реальную жизнь. Мы уже читали о медицинском трикодере, слышали о разработках варп-двигателя, оценивали пищевые принтеры. Сейчас пришло время для «кожного регенератора» — небольшого устройства, способного залечивать раны и ожоги и восстанавливать первоначальную структуру эпидермальной ткани. Ученые из Аризонского университета под руководством Каушаля Реге как раз занимаются разработкой подобного устройства.
В статье опубликованной журналом Advanced Functional Materials исследователи рассказывают об успешном восстановлении поврежденных тканей кожного покрова животных с помощью наночастиц шелка и золота с использованием лазерных лучей. В рамках экспериментальной проверки технология позволила быстро залечить поврежденные мягкие ткани кишечника свиньи, а также поврежденный участок кожи мыши. Ученые отмечают, что в случае с кишечником свиньи созданный рубец, объединяющий два участка поврежденной ткани, оказался почти в семь раз прочнее, чем при использовании обычного метода зашивания ран.
Ученые отмечают, что при использование обычных методов восстановления, например, швов, медицинского клея и скоб довольно часто раны могут открываться повторно, замедляя процесс восстановления ткани. Их же разработка обещает ликвидировать эту проблему.
«Мы стараемся разработать метод более быстрого скрепления поврежденных тканей и более быстрого восстановления», — отмечает Дипанджан Гош, соавтор исследования.
Слева направо: сравнение состояния раны после использования обычного шва, медицинского клея и лазера на 0 и 2 день после травмы
При использовании «заживляющего» лазерного луча его необходимо сфокусировать на месте раны. На самом деле луч ничего не лечит, он лишь запускает реакцию, которая приводит к быстрому заживлению раны. В качестве скрепляющего материала ученые используют золотые нанотрубки, помещенные в матрицу протеина шелка, взятую из коконов шелкопряда. Помещенный на кожу протеин, называющийся фиброином, образует связь с коллагеном – белком, составляющим основу соединительной ткани между клетками кожи. При воздействии ближним инфракрасным излучением на золотые нанотрубки, они производят тепло, которое заставляет белок шелка создавать новые клеточные связи, образуя тем самым прочное соединение между поврежденными участками.
Используемая длина лазера ближнего инфракрасного диапазона составляет около 800 нанометров. Этого вполне достаточно для разогрева наночастиц золота, но при этом не наносятся никакие повреждения кожи.
Разработчики создали два вида заживляющего «герметика»: один для влажной среды, не рассасывающийся под воздействием воды, другой – для сухой среды, который растравляется под воздействием воды. Первый ученые проверили при заживлении ткани кишечника свиньи. После нанесения заживляющего вещества, исследователи отметили, что прочность ткани в месте заживления оказалась в семь раз прочнее, чем при использовании обычных швов и медицинского клея. По словам Гоша, восстановленная ткань функционирует совершенно обычным образом, как и неповрежденная.
Затем ученые провели испытания заживляющего вещества для сухой среды, нанеся его на кожу лабораторного грызуна. Нанеся пасту на разрез и проверив рану через 2 дня, ученые отметили существенно более высокую эффективность заживления по сравнению со скобами и медицинским клеем. Кроме того, сам процесс нанесения и запуска занял совсем немного времени – около четырех минут.
Поскольку ближний инфракрасный свет может проникать глубоко в ткань, Гош и его коллеги надеются в будущем использовать разработанную ими технологию для восстановления кровеносных сосудов и нервных каналов – тканей, обычно расположенных глубоко под кожей, восстановление которых занимает значительно больше времени по сравнению с обычной тканью.
«Сшивание нервов и кровеносных сосудов как правило представляет собой гораздо более сложную задачу даже для очень квалифицированных хирургов», — комментирует Гош.
Ученые считает, что стоимость шелк-золотого материала не будет чрезмерно высокой, а основные затраты медицинских центров в этом случае придутся на лазерное оборудование.
В настоящий момент ученые наблюдают за тем, как лазерно-активированный медицинский герметик ведет себя в организме живых крыс. Если испытания пройдут успешно, ученые собираются перейти к свиньям, а затем наконец и к людям.
Обсудить разработку можно в нашем Telegram-чате.
Источник: