Walaupun dengan kemajuan perubatan moden, doktor masih mengetatkan luka dengan teknik yang kelihatan lebih sesuai untuk lingkaran kraf daripada ruang operasi: staples, kit jahit dan gam. Terima kasih kepada ciptaan baru, sains pelekat perubatan boleh mendapatkan perubahan moden. Penyelidik secara literal menyerahkan batu untuk mencipta gam super kuat baru dari sumber yang tidak mungkin-slug.
Kandungan Terkait
- Superglue Lebih Super Dapat Membantu Membina Robot Jelly-Like
- Lem yang diperbuat daripada Lendir Mussel Dapat Mencegah Tudung
Standard emas semasa dalam pelekat perubatan tidak lain adalah superglue. Kompaun aktif dalam superglue, cyanoacrylate, adalah bahan yang paling sukar di luar sana, tetapi yang kuat adalah tentang semua yang telah berlaku untuknya. Superglue tidak akan melekat pada permukaan basah, yang cenderung menjadi masalah dengan pendarahan luka. Setelah digunakan untuk permukaan yang kering, ia mengencangkan dengan segera ke dalam plastik yang kaku dan tidak bersandar yang pecah daripada bergerak dengan tubuh semasa penyembuhan. Untuk mengatasinya, ia boleh menjadi toksik kepada sel hidup.
"Kadang-kadang ia menghairankan, bukan?" Kata David Mooney mengenai kaedah suturing pedesaan yang tersedia kepada doktor. Mooney adalah profesor penyelidikan bio di Universiti Harvard yang penyelidikannya melihat kepada dunia semulajadi untuk merekabentuk bahan-bahan baru untuk aplikasi perubatan. "Lebih dari organisma proses evolusi perlu menghadapi beberapa situasi yang berbeza, " katanya. Ia mungkin mengambil masa sejuta tahun, tetapi pada masa itu organisme dapat mencari cara yang paling elegan dan berkesan untuk membina semula cangkang atau menambal luka. Manusia mencapai pistol ruji.
Mooney dan pasukannya mencuba dan membawa sedikit kebiasaan kerajaan binatang ke dalam penyelesaian buatan manusia kepada masalah. Mereka menyebutnya sebagai "bioinspirasi." Jianyu Li, seorang rakan pasca doktoral di makmal Mooney, memulakan pencarian calon kandung yang merupakan benteng kekuatan dan kelenturan yang diperlukan untuk mengelak luka dan menyelamatkan nyawa dalam keadaan pembedahan. Selepas membaca kesusasteraan, "[kita] mendapati makhluk yang sangat hebat ini, " kata Li. "The slug."
Arion subfuscus adalah slug oren biasa yang tinggal di kawasan-kawasan di utara yang sederhana di seluruh dunia. Lendir perlindungannya telah memberi inspirasi kepada gam perubatan baru. (Wikimedia Commons) Arion subfuscus , slug yang dipersoalkan, mungkin kelihatan seperti calon yang tidak mungkin. Moluska oren yang berkarat ini berkisar dalam kehidupan sederhana di taman-taman dan di bawah balak di kawasan-kawasan di utara yang sederhana di sekeliling dunia, memikirkan perniagaan mereka sendiri. Iaitu, sehingga ada sesuatu yang merosakkan dengan mereka. Sekiranya pemangsa yang lapar cuba untuk menggigit, kembar meletupkan cecair lendir pertahanan.
"Apabila saya menemui serangga ini dan memilih salah seorang daripada mereka, saya tahu bahan ini sangat menakjubkan, " kata Andrew Smith, seorang profesor biologi di Ithaca College dan pakar dalam sifat biokimia moluska mukus yang tidak terlibat dalam kajian . "Ia secara harfiah meleleh dari belakang slug dan menetapkan dalam beberapa saat ke dalam gel yang sangat sukar, elastik, " katanya.
"Perkara yang menjadikannya menarik ialah bahannya sangat sukar, " kata Smith. Ia boleh diregangkan lebih daripada 10 kali panjangnya sendiri, seperti getah yang tidak akan terkena. Ia boleh mengeras, tetapi tetap fleksibel. Tidak seperti superglue, ia akan berfungsi pada permukaan basah. Dan ia super, super melekit. Malah, Smith masih bergelut untuk menghancurkan peralatan makmalnya.
Dihidupkan oleh kuasa lendir, dia berupaya memikirkan bagaimana ia berfungsi.
"Gel biasa seperti Jell-o adalah kaku, tetapi ia rapuh-jika anda menekan sudu di atasnya ia pecah, " kata Smith. The slug telah menemukan cara untuk menjadi kuat di mana pencuci mulut gelatin lemah. Dia mendapati bahawa mukus adalah 97 peratus air, tetapi ditenun dengan dua polimer yang berbeza. Yang pertama diatur seperti jala mesh; ia menyediakan tulang belakang yang kuat. Gegelung melalui jejaring adalah rantai polimer yang luas yang memelihara jejaring dirajut ketika jarak jauh. Matriks yang dipanggil dua ini adalah kunci kepada kekuatan dan kelenturan lendir suntikan.
Kemudian slug membuat keseluruhan melekat dengan melapisi dengan protein positif yang bertindak seperti velcro atom, mengikatnya dengan caj negatif pada permukaan tisu. Hasil bersih? Satu mulut penuh dengan gam yang tidak dapat dibasuh apabila pemangsa masuk untuk snek slug. Atau, inspirasi sempurna untuk pelekat perubatan yang baru, ultra-kuat.
Pelekat keras ini digunakan untuk jantung babi dan diregangkan untuk menunjukkan lekatan dan ketahanan yang kuat. (Kredit: Jianyu Li et al., Sains 2017)Berdasarkan kerja Smith yang mencirikan lendir slug, Li berazam untuk meniru sifatnya dalam pelekat sintetik. Mooney dan Li menunjukkan bahawa tiada makhluk-makhluk kebun yang akan dirugikan untuk membuat ciptaan mereka. "Kami tidak mempunyai unsur lendir suling dalam bahan kami, " kata Mooney. "Kami menggunakannya sebagai inspirasi."
Selepas beberapa tahun percubaan dan kesilapan, Li menghasilkan prototaip yang meniru sifat matriks matriks yang tahan lama, yang diterangkan dalam kajian Sains hari ini . Lapisan teratas adalah hydrogel yang boleh dipotong ke saiz yang diperlukan. Lapisan kedua digunakan sebagai cecair kepada hydrogel dan mengaktifkan ikatan kimia. "Ini pita Scotch yang melekat pada sesuatu yang sangat elastik dan boleh bergerak dengan mudah dengan tisu, " kata Mooney.
Pelekat baru mencecah tempat yang manis ketika datang ke masa dalam keadaan pembedahan juga. "Tidak seperti jika anda tidak sengaja menyentuh kulit anda, ia tersekat dan anda tidak dapat mematikannya, " kata Mooney. Pakar bedah akan mempunyai masa sekitar 10 saat untuk mendapatkan pelekat itu. Setelah ditetapkan, pelekat "boleh menampung tekanan dan ketegangan yang dialami oleh tisu, " kata Li-strain seperti hati, pernafasan, dan pergerakan.
Dengan prototaip, pasukan meletakkan pelekatnya untuk ujian. Mereka melakukan eksperimen peregangan mekanikal, menggunakan pelekat untuk menambal lengan tikus yang cedera, dan juga menunjukkan kekuatannya dalam menyegel kecacatan besar dalam hati babi pemukulan. Dalam setiap percubaan, pelekat yang diilhamkan oleh slug ini mengatasi semua produk yang tersedia secara komersial, bergerak dengan fleksibel dengan penyembuh hati dan mengepam hati, semuanya tanpa bukti ketoksikan.
Strategi pasukan mencari sifat untuk menyelesaikan masalah adalah nilai yang dikongsi oleh Phillip Messersmith, seorang profesor bioengineering dan sains bahan di University of California Berkeley yang penyelidikannya menggunakan kerang sebagai bioinspirasi untuk perekat. "Ia benar-benar satu kajian yang sangat penting, " katanya. "Sangat baik dilaksanakan, dan dengan implikasi penting untuk aplikasi perubatan." Walaupun Messersmith tidak mempunyai tempahan teknikal, beliau menyatakan bahawa apa-apa aplikasi pembedahan masa depan akan memerlukan bahan itu menjadi terbiodegradasi.
Nasib baik, versi pelekat ini boleh diselaraskan di sebelah kiri. Dengan paten yang belum selesai, Li dan Mooney juga merancang untuk menilai sama ada penemuan mereka boleh digunakan dengan selamat pada orang. "Dalam pesakit manusia, keselamatan adalah yang paling penting sehingga akan ada kajian jangka panjang untuk mempunyai keyakinan tinggi dalam keselamatan, " kata Mooney. Mereka juga membangun versi pelekat yang boleh disuntik ke dalam keras untuk sampai ke tempat-tempat yang perlu ditampal. Diilhamkan oleh slug yang sederhana di bawah batu-batu di taman anda, nampaknya batas langit untuk ciptaan ini.
"Kami telah bekerja pada slug untuk seketika, dan saya benar-benar yakin bahawa ini akan membawa kepada sesuatu yang baik, " kata Smith. "Saya selalu merasakan bahawa slug ini adalah luar biasa dan mempunyai potensi untuk membawa kepada gam yang sangat berguna, dan wow-mereka benar-benar menunjukkan."
