Forskare vid Okayama University beskriver i Acta Biomaterialia en ny typ av biokompatibelt limmaterial. Limmet, tillverkad av nanopartiklar av hydroxiapatit, limmar både syntetiska hydrogeler och mjukvävnad från mus, tillhandahålla ett lovande alternativ till organiska material som för närvarande används för kliniska tillämpningar.

Som ett alternativ till kirurgisk sömnad med sutur, praxis att använda adhesiva organiska material för att foga samman mjukvävnad har funnits i årtionden. Dock, de för närvarande använda kliniska limmen lider ofta av begränsad biokompatibilitet och/eller suboptimal limstyrka. Ett team av forskare under ledning av Takuya Matsumoto från Okayama University och kollegor har nu identifierat en klass av biokompatibla-biologiskt nedbrytbara föreningar som visar lovande vidhäftningsegenskaper när de appliceras på mjukvävnader från mus.

Forskarna förlitade sig på den senaste upptäckten att vissa nanostrukturerade material uppvisar enastående vidhäftningsförmåga. Till exempel, införa en dispersion av kiseloxidnanopartiklar mellan två hydrogeler resulterar i snabb vidhäftning av hydrogelerna - en effekt som nu utvecklats ytterligare för industriella, icke-kliniska tillämpningar. För att uppnå den nivå av biokompatibilitet som krävs för klinisk användning, Matsumoto och kollegor experimenterade med nanopartiklar av hydroxiapatit (HAp), ett oorganiskt material som finns i mänskliga hårda vävnader som ben och tänder. HAp-kompositer används rutinmässigt för ortopediska och tandimplantat, såväl som inom vävnadsteknik. Forskarna ansåg att dispersioner av nanopartikelformigt HAp borde bete sig som biokompatibla lim - en idé som de kunde bekräfta experimentellt.

Matsumoto och kollegor undersökte först effekten av HAp-nanopartikeldispersioner på vidhäftningen av syntetiska hydrogeler; närvaron av HAp ökade klart vidhäftningsnivån. Torkning av dispersionerna – vilket resulterade i solida HAp 'plattor' – ökade sammanhållningen mellan HAp nanopartiklarna, och användandet av plattorna som bindemedel ledde sedan till ännu bättre vidhäftning mellan hydrogel. Forskarna testade sedan HAp-plattorna på olika mjukvävnader från mus:muskel, lunga, njure och andra vävnader skulle framgångsrikt kunna limmas ihop. En vidhäftningsstyrka som är minst dubbelt så stor som den som erhölls med ett kommersiellt organiskt lim observerades för mushudvävnader.

Resultaten av Matsumoto och kollegor är inte bara relevanta för att utveckla nya procedurer för kirurgisk sårläkning, men också för läkemedelsleveransteknologier – potentialen för hydrogeler som läkemedelsbehållare har länge varit erkänd. Med forskarnas ord:"våra resultat kommer inte bara att hjälpa till att utveckla ett effektivt tillvägagångssätt för att stänga inskurna mjuka vävnader, men också för att hitta nya sätt att integrera mjukvävnad med syntetiska hydrogeler (som läkemedelsreservoarer)."

Hydroxiapatit

Hydroxiapatit (HAp), även känd som hydroxylapatit, är ett kalciuminnehållande mineral som förekommer i mänskliga ben och tänder. Syntetisk HAp används ofta som beläggning för protetiska implantat, som höft, ben- eller tändersättningar, eftersom det tros stimulera osseointegration. Experimenten av Takuya Matsumato från Okayama University och kollegor har nu visat potentialen för dispersioner av HAp-nanopartiklar som biokompatibla, oorganiska limmaterial.

Hydrogeler

En hydrogel är ett material som består av ett tredimensionellt nätverk av hydrofila (d.v.s. inte vattenavvisande) polymerkedjor med vattenmolekyler emellan. Hydrogeler kan innehålla upp till 90 % vatten, och används i olika biotekniska och medicinska tillämpningar. De används också för att testa de vidhäftande egenskaperna hos biomaterial och system för läkemedelsleverans, som i studien av Matsumato och kollegor:tester av vidhäftningsförmågan hos HAp nanopartikeldispersioner ledde till identifieringen av ett lovande biokompatibelt bindemedel som kan limma ihop mjuka vävnader från mus.