Forskare från Chalmers tekniska högskola, Sverige, har skapat en ny, gummiliknande material med en unik uppsättning egenskaper som skulle kunna fungera som en ersättning för mänsklig vävnad vid medicinska ingrepp. Materialet har potential att göra stor skillnad för många människors liv. Forskningen publicerades nyligen i den högt ansedda vetenskapliga tidskriften ACS Nano .

I utvecklingen av medicintekniska produkter, det finns en stor efterfrågan på nya naturalistiska material som lämpar sig för integration med kroppen. Att införa material i kroppen innebär många risker, som allvarliga infektioner, bland annat. Många av de ämnen som används idag, som botox, är mycket giftiga. Det behövs nya, mer anpassningsbara material.

I den nya studien, Chalmersforskarna utvecklade ett material som enbart består av komponenter som redan har visat sig fungera bra i kroppen.

Materialets grund är densamma som plexiglas, ett material som används i många medicintekniska tillämpningar. Genom att göra om sin makeup, och genom en process som kallas nanostrukturering, forskarna gav materialet en unik kombination av egenskaper. Deras ursprungliga avsikt var att producera en hård, benliknande material, men de fick oväntade resultat.

"Vi blev verkligen förvånade över att materialet visade sig vara väldigt mjukt, flexibel och extremt elastisk. Det skulle inte fungera som ett benersättningsmaterial, avslutade vi. Men de nya och oväntade egenskaperna gjorde vår upptäckt lika spännande, " säger Anand Kumar Rajasekharan, Ph.D. i materialvetenskap och en av forskarna bakom studien.

Resultaten visade att det nya gummiliknande materialet kan vara lämpligt för många applikationer som kräver en ovanlig kombination av egenskaper - hög elasticitet, enkel bearbetning, och lämplighet för medicinskt bruk.

"Den första applikationen vi tittar på nu är urinkatetrar. Materialet kan konstrueras på ett sådant sätt att det förhindrar att bakterier växer på ytan, vilket innebär att den är mycket väl lämpad för medicinsk användning, säger Martin Andersson, forskningsledare för studien och professor i kemi på Chalmers.

Strukturen på det nya nano-gummimaterialet gör att dess yta kan behandlas så att den blir antibakteriell, i en naturlig, giftfritt sätt. Detta uppnås genom att fästa antimikrobiella peptider - små proteiner som är en del av det medfödda immunsystemet - på dess yta. Detta kan minska behovet av antibiotika, ett viktigt bidrag i kampen mot växande antibiotikaresistens.

Eftersom det nya materialet kan injiceras och sättas in via nyckelhålskirurgi, det kan också bidra till att minska behovet av drastiska operationer och operationer för att återuppbygga delar av kroppen. Materialet kan injiceras via en standardkanyl som en trögflytande vätska, så att den bildar sina egna elastiska strukturer i kroppen. Eller så kan materialet också 3D-printas till specifika strukturer efter behov.

"Det finns många sjukdomar där brosket bryts ner och friktion uppstår mellan ben, orsakar stor smärta för den drabbade personen. Detta material kan potentiellt fungera som en ersättning i dessa fall, " fortsätter Martin Andersson.

En ytterligare fördel med materialet är att det innehåller tredimensionellt ordnade nanoporer. Detta innebär att den kan laddas med medicin för olika terapeutiska ändamål som att förbättra läkningen och minska inflammation. Detta möjliggör lokaliserad behandling, undviker, till exempel, att behöva behandla hela kroppen med droger, något som skulle kunna bidra till att minska problem i samband med biverkningar. Eftersom det är giftfritt, det fungerar också bra som fyllmedel – forskarna ser därför plastikkirurgi som ett annat mycket intressant potentiellt användningsområde för det nya materialet.

"Jag arbetar nu heltid med vårt nygrundade företag, Amferia, för att få ut forskningen till industrin. Jag har varit glad över att se ett stort intresse för vårt material. Det är lovande när det gäller att nå vårt mål, som ska ge verklig samhällsnytta, " avslutar Anand.