Gepubliceerd in Geavanceerde functionele materialen , een team van biomedische ingenieurs van de Universiteit van Sydney heeft een plasmatechnologie ontwikkeld om hydrogels - een geleiachtige substantie die qua structuur vergelijkbaar is met zacht weefsel in het menselijk lichaam - stevig aan polymere materialen te hechten, waardoor gefabriceerde apparaten beter kunnen interageren met omringend weefsel.

Om optimaal in het lichaam te kunnen functioneren, een vervaardigd implantaat - of het nu een kunstheup is, een gefabriceerde tussenwervelschijf of geconstrueerd weefsel - moet binden en interageren met geschikte omliggende weefsels en levende cellen.

Als dat niet gebeurt, kan een implantaat mislukken of, nog steeds slechter, door het lichaam worden afgewezen. Wereldwijd, mislukkingen en afwijzingen van implantaten vormen een aanzienlijke kostenpost voor gezondheidsstelsels, grote financiële en gezondheidslasten op de patiënten leggen.

Het team, die werd geleid door de School of Biomedical Engineering, Dr. Behnam Akhavan en professor Marcela Bilek, met succes hydrogels gecombineerd, waaronder die gemaakt van zijde met teflon en polystyreenpolymeren.

"Ondanks dat ze vergelijkbaar zijn met het natuurlijke weefsel van het lichaam, zijn hydrogels in de medische wetenschap notoir moeilijk om mee te werken omdat ze inherent zwak en structureel onstabiel zijn. Ze hechten niet gemakkelijk aan vaste stoffen, wat betekent dat ze vaak niet kunnen worden gebruikt in mechanisch veeleisende toepassingen zoals zoals bij kraakbeen- en botweefselengineering, "zei Dr. Akhavan.

Hydrogels zijn zeer aantrekkelijk voor tissue engineering vanwege hun functionele en structurele gelijkenis met zacht weefsel van het menselijk lichaam, " zei promovendus biomedische technologie mevrouw Rashi Walia, die het onderzoek uitvoerde in samenwerking met de School of Physics van de University of Sydney en de School of Chemical and Biomolecular Engineering, evenals Tufts University in Massachusetts, ONS..

"Het unieke plasmaproces van onze groep, onlangs gemeld in ACS toegepaste materialen en interfaces , stelt ons in staat om alle oppervlakken van complexe, poreuze structuren, zoals steigers, om biomoleculen en hydrogels covalent te hechten", zei ARC-laureaat en academische biomedische technologie, Professor Marcela Bilek.

"Deze vooruitgang maakt de creatie mogelijk van mechanisch robuuste complexvormige polymere steigers doordrenkt met hydrogel, brengt ons een stap dichter bij het nabootsen van de kenmerken van natuurlijke weefsels in het lichaam, " zei professor Bilek.

"Het plasmaproces wordt in één stap uitgevoerd, genereert geen afval, en vereist geen extra chemicaliën die schadelijk kunnen zijn voor het milieu."

Biomedische apparaten, orgel implantaten, biosensoren en weefselengineeringsteigers die zullen profiteren van de nieuwe hydrogeltechnologie.

"Er zijn verschillende scenario's waarin deze technologie kan worden gebruikt. De gel kan worden geladen met een medicijn om in de loop van de tijd langzaam vrij te komen, of het kan worden gebruikt om structuren na te bootsen zoals botkraakbeen, "zei Dr. Akhavan.

"Deze materialen zijn ook uitstekende kandidaten voor toepassingen zoals lab-on-a-chip-platforms, bioreactoren die organen nabootsen, en biomimetische constructies voor weefselherstel en aangroeiwerende coatings voor oppervlakken ondergedompeld in mariene omgevingen."

Het onderzoek testte het materiaal met behulp van biomoleculen die in het lichaam worden aangetroffen, die een positieve cellulaire respons vertoonden.

Dr. Akhavan en het team zullen hun onderzoeksgebied verder ontwikkelen en de technologie verder ontwikkelen om hydrogels te combineren met niet-polymere vaste materialen, zoals keramiek en metalen.