Publicerad i Avancerade funktionella material , ett team av biomedicinska ingenjörer vid University of Sydney har utvecklat en plasmateknik för att robust fästa hydrogeler-en geléliknande substans som strukturellt liknar mjukvävnad i människokroppen-till polymera material, gör det möjligt för tillverkade enheter att bättre interagera med omgivande vävnad.

För att fungera optimalt i kroppen, ett tillverkat implantat – oavsett om det är en konstgjord höft, en tillverkad ryggskiva eller konstruerad vävnad - måste binda och interagera med lämpliga omgivande vävnader och levande celler.

När det inte händer kan ett implantat misslyckas eller, ännu värre, avvisas av kroppen. Över hela världen, implantatfel och avslag är en betydande kostnad för hälsosystemen, lägga stora ekonomiska och hälsomässiga bördor på patienterna.

Laget, som leddes av School of Biomedical Engineering, Dr Behnam Akhavan och professor Marcela Bilek, framgångsrikt kombinerade hydrogeler inklusive de gjorda av silke med teflon- och polystyrenpolymerer.

"Trots att de liknar kroppens naturliga vävnad; inom medicinsk vetenskap är hydrogeler notoriskt svåra att arbeta med eftersom de är i sig svaga och strukturellt instabila. De fäster inte lätt på fasta ämnen vilket innebär att de ofta inte kan användas i mekaniskt krävande tillämpningar som t.ex. som i brosk- och benvävnadsteknik, " sa Dr. Akhavan.

Hydrogeler är mycket attraktiva för vävnadsteknik på grund av deras funktionella och strukturella likhet med människokroppens mjukvävnad, " sa doktorand i biomedicinsk teknik Rashi Walia, som utförde forskningen i samarbete med University of Sydneys School of Physics och School of Chemical and Biomolecular Engineering, samt Tufts University i Massachusetts, U.S.A.

"Vår grupps unika plasmaprocess, nyligen rapporterat i ACS tillämpade material och gränssnitt , gör det möjligt för oss att aktivera alla ytor av komplex, porösa strukturer, som ställningar, att kovalent fästa biomolekyler och hydrogeler", sa ARC -pristagare och biomedicinsk ingenjör, Professor Marcela Bilek.

"Dessa framsteg möjliggör skapandet av mekaniskt robusta komplexformade polymerställningar infunderade med hydrogel, föra oss ett steg närmare att efterlikna egenskaperna hos naturliga vävnader i kroppen, sa professor Bilek.

"Plasmaprocessen utförs i ett enda steg, genererar noll avfall, och kräver inte ytterligare kemikalier som kan vara skadliga för miljön."

Biomedicinsk utrustning, organimplantat, biosensorer och vävnadstekniska ställningar som kommer att dra nytta av den nya hydrogelteknologin.

"Det finns flera scenarier där den här tekniken kan användas. Gelen kan laddas med ett läkemedel för att släppa långsamt över tiden, eller det kan användas för att efterlikna strukturer som ben-brosk, "sade doktor Akhavan.

"Dessa material är också utmärkta kandidater för applikationer som lab-on-a-chip-plattformar, bioreaktorer som efterliknar organ, och biomimetiska konstruktioner för vävnadsreparation samt antifouling-beläggningar för ytor nedsänkta i marina miljöer."

Forskningen testade materialet med hjälp av biomolekyler som finns i kroppen, vilket visade ett positivt cellulärt svar.

Dr Akhavan och teamet kommer att utveckla sitt forskningsområde och kommer att vidareutveckla tekniken för att kombinera hydrogeler med icke-polymera fasta material, såsom keramik och metaller.