EPFL-forskare har utvecklat en hydrogel – som består av nästan 90 % vatten – som naturligt fäster på mjuk vävnad som brosk och menisken. Om hydrogelen bär reparationsceller, det kan hjälpa skadad vävnad att läka.

Vissa typer av kroppsvävnad, som brosk och menisk, har liten eller ingen blodtillförsel och kan inte läka om de skadas. En lovande strategi för detta problem är att injicera en hydrogel laddad med reparationsceller eller läkemedel i det skadade området i hopp om att stimulera vävnadsregenerering.

Dock, kommersiella hydrogeler stannar inte kvar efter att de applicerats på behandlingsområdet på grund av trycket från kroppens rörelser och flödet av kroppsvätskor. Läkare använder därför speciella membran för att hålla hydrogeln på plats, ändå är dessa membran fästa med suturer som perforerar själva vävnaden som hydrogelen ska läka.

Två EPFL-forskargrupper, ledd av Dominique Pioletti och Pierre-Etienne Bourban, har skapat en biokompatibel hydrogel som naturligt fäster på mjuka vävnader som brosk och menisken. Deras hydrogel, vilket är nästan 90% vatten, tål mekaniska påfrestningar och omfattande deformationer och eliminerar därför behovet av en separat bindningsprocess. Deras forskning har publicerats i ACS tillämpade material och gränssnitt .

"Vår hydrogel är tio gånger mer lim än för närvarande tillgängliga bioadhesiv på marknaden som fibrin, säger Pioletti, chef för laboratoriet för biomekanisk ortopedi vid EPFL:s tekniska högskola. "Och tack vare dess höga vattenhalt, vår hydrogel är mycket lik den naturliga vävnaden den är designad för att läka."

Komposit dubbelnätverkshydrogel

Den nya hydrogeln är faktiskt ett kompositmaterial som består av en dubbelnätmatris och ett fibernät. Denna struktur bevarar materialets starka vidhäftningsförmåga genom att dämpa påverkan av mekaniska påkänningar. "Den dubbla nätverksstrukturen fördelar inkommande mekanisk energi genom hydrogelen, så att materialet uppvisar förbättrad vidhäftning när det komprimeras eller sträcks, " säger Pioletti. "I hydrogeler som saknar dessa dämpningsmekanismer, de mekaniska påfrestningarna är koncentrerade till gränsytan mellan hydrogelen och vävnaden, och hydrogeln lossnar ganska lätt. "

Martin Broome, som leder mun- och käkkirurgin vid universitetssjukhuset i Lausanne (CHUV) och är medförfattare till artikeln, är övertygad om att denna typ av hydrogel kan göra en verklig skillnad. "Om vi ​​bygger på hydrogelens anmärkningsvärda vidhäftningsegenskaper, som kan öppna dörren till ett stort antal potentiella applikationer. En dag, till exempel, den kan användas istället för metalliska material som titan för att fastställa benfrakturer. Mer omedelbart, Vi kanske inte längre behöver använda komplexa suturer på vissa typer av mjukvävnad."

I sin nuvarande form, hydrogel utvecklad vid EPFL kan fästa vid flera typer av vävnader. Nästa steg för forskarna blir att skräddarsy den till specifika tillämpningar. "Nu när vårt material har visat sina överlägsna mekaniska egenskaper, vi kommer att arbeta med att ladda den med olika medel som kan hjälpa till att läka en patients brosk eller menisk, avslutar Pioletti.