Bekwame chirurgen kunnen verbazingwekkende dingen doen op extreem kleine plaatsen, maar het vinden van betere manieren om kleine bloedvaten te hechten, is zelfs voor de besten een voortdurende uitdaging geweest.

In een artikel dat zojuist in het tijdschrift is gepubliceerd Natuur Nanotechnologie , verschillende onderzoekers van de Universiteit van Delaware laten zien hoe een nieuwe op peptiden gebaseerde hydrogel op een dag dat herverbindingsproces gemakkelijker zou kunnen maken en minder snel zou mislukken.

Het nieuwe proces maakt gebruik van een hydrogel ontwikkeld door Daniel J. Smith, die in 2013 promoveerde aan de UD en de hoofdauteur van het artikel is. Andere medewerkers zijn onder meer Katelyn Nagy-Smith, die onlangs aan alle vereisten voor haar doctoraat aan de UD heeft voldaan, en Joël Schneider, die professor was aan de UD en nu in het Chemical Biology Laboratory van het National Cancer Institute zit.

Ook deel uit van de studie waren onderzoekers van de Johns Hopkins University School of Medicine en de afdeling Electrical and Computer Engineering aan de Johns Hopkins.

Smith ontwierp het peptide, voortbouwend op een zelfassemblageproces dat meer dan tien jaar geleden door Schneider werd ontwikkeld toen hij professor was aan de afdeling Scheikunde en Biochemie van de UD, en Darrin Pochan, hoogleraar en voorzitter van UD's Department of Materials Science and Engineering.

Nagy-Smith deed de microscopie, met behulp van een transmissie-elektronenmicroscoop bij het National Cancer Institute om te laten zien hoe de vezels veranderen wanneer ze worden blootgesteld aan ultraviolet licht.

De manier waarop kleine bloedvaten opnieuw worden verbonden, omvat nu hechtingen die worden aangebracht in microchirurgie. Maar de kleine, dunwandige vaten zijn kwetsbaar en gevoelig voor beschadiging bij het hanteren.

De op peptiden gebaseerde hydrogel kan op precieze manieren worden afgestemd met een specifiek aminozuur, het materiaal tijdens een procedure verschillende keren van vorm laten veranderen - stijf genoeg worden om een ​​klein vat te openen en te ondersteunen wanneer het voor het eerst wordt geïnjecteerd en vervolgens, nadat de hechtingen zijn voltooid, snel oplossen onder ultraviolet licht om herstelde circulatie mogelijk te maken.

Smith plaatste het aminozuur in de sequentie op een manier die nauwkeurige controle mogelijk maakt en ontdekte dat de hydrogel een halfvaste stof zou vormen om de wanden van het kleine vat te ondersteunen, het voorkomen van schade tijdens het hechten en tegelijkertijd de uiteinden ophangen voor een betere controle.

"Het is analoog aan Lego-blokken die zichzelf in elkaar zetten om een ​​structuur te bouwen, dan instorten wanneer hem wordt verteld om dat te doen, " zei Smit, die nu bij Glaxo Smith Kline werkt. "Er zijn aantrekkelijke krachten aan het werk - deze zijn hydrofoob, vettige moleculen die met elkaar willen associëren, maar kan ook worden getriggerd om uit elkaar te gaan."

Dus, hij zei, wanneer de stof in de uiteinden van het kleine vat wordt geïnjecteerd, de overmaat druipt uit de uiteinden en vormt een kleine massa gel die beide uiteinden omringt, waardoor chirurgen een gemakkelijkere verbinding kunnen maken.

"Dit zou helpen bij elk type operatie waarbij u zoveel mogelijk bloedvaten probeert te herstellen, hetzij in een hele transplantatie of in beschadigd weefsel door een of ander ongeval, "Zei Nagy-Smith. "Het houdt niet alleen het vat open, het plakt eigenlijk vaten op hun plaats zonder veel klemmen te gebruiken. De chirurg heeft in wezen een derde hand."

Getest met muizen, waarvan de femorale slagaders ongeveer 200 micron in diameter zijn - vier of vijf menselijke haren - toont het artikel het precieze proces dat door de medewerkers werd gebruikt en suggereert dat de hydrogel ooit zou kunnen worden gebruikt bij hartbypass- en transplantatieoperaties en ook nieuwe mogelijkheden in onderzoek zou kunnen openen .