Door NIBIB gefinancierde onderzoekers hebben laser-geactiveerde nanomaterialen ontwikkeld die integreren met gewonde weefsels om afdichtingen te vormen die superieur zijn aan hechtingen voor het bevatten van lichaamsvloeistoffen en het voorkomen van bacteriële infectie.

Weefselherstel na een verwonding of tijdens een operatie wordt conventioneel uitgevoerd met hechtingen en nietjes, die weefselbeschadiging en complicaties kunnen veroorzaken, inclusief infectie. Lijmen en lijmen zijn ontwikkeld om een ​​aantal van deze problemen aan te pakken, maar kunnen nieuwe problemen introduceren, waaronder toxiciteit, slechte hechting, en remming van de natuurlijke genezingsprocessen van het lichaam, zoals celmigratie naar de wondruimte.

Nutsvoorzieningen, onderzoekers die door NIBIB aan de Arizona State University worden gefinancierd, ontwikkelen een nieuwe afdichtingstechnologie die een beetje op sciencefiction lijkt:laser-geactiveerde nanosealants (LANS).

"LANS verbetert de huidige methoden, omdat ze aanzienlijk meer biocompatibel zijn dan hechtingen of nietjes, " legt David Rampulla uit, doctoraat, directeur van het NIBIB-programma in Biomaterialen. "Verhoogde biocompatibiliteit betekent dat ze minder snel als vreemd worden gezien, irriterende stof, wat de kans op een schadelijke reactie van het immuunsysteem verkleint."

Echter, biocompatibiliteit betekent niet eenvoud. De Arizona-groep heeft deze technologie ontwikkeld door zorgvuldig de materialen in het afdichtmiddel te kiezen en te testen, evenals het specifieke type laserlicht dat nodig is om het afdichtmiddel te activeren zonder door warmte veroorzaakte collaterale weefselschade te veroorzaken.

Het afdichtmiddel is gemaakt van biocompatibele zijde die is ingebed met kleine gouddeeltjes die nanostaafjes worden genoemd. De laser verwarmt de gouden nanostaafjes om de zijdeverzegeling te activeren. Eenmaal geactiveerd, de zijde nanosealant heeft speciale eigenschappen die ervoor zorgen dat het zachtjes in de weefseleiwitten beweegt of "verstrengelt" om een ​​stevige afdichting te vormen. Goud werd gebruikt omdat het snel afkoelt na laserverwarming, het minimaliseren van perifere weefselschade door langdurige blootstelling aan hitte.

Er werden twee soorten schijfvormige LANS ontwikkeld. De ene is waterbestendig voor gebruik in vloeibare omgevingen, zoals een operatie om een ​​deel van de kankerachtige darm te verwijderen. Het afdichtmiddel moet in een vloeibare omgeving presteren om de uiteinden van de darm weer vast te maken. Een lekvrije afdichting is van cruciaal belang om ervoor te zorgen dat bacteriën in de darm niet in de bloedbaan lekken, waar dit kan leiden tot de ernstige bloedinfectie die bekend staat als sepsis.

De waterbestendige LANS werden getest voor reparatie van monsters van varkensdarm. Vergeleken met gehechte en gelijmde darm, de LANS toonde superieure sterkte in tests van barstdruk, gemeten door vloeistof in de darm te pompen. specifiek, het vermogen van de LANS om vloeistof onder druk te bevatten was vergelijkbaar met een niet-verwonde darm en zeven keer sterker dan hechtingen. LANS voorkwam ook bacteriële lekkage uit de gerepareerde darm.

Het andere type LANS vermengt zich met water tot een pasta die kan worden aangebracht op oppervlakkige wonden op de huid. Dit type is getest op het herstel van een huidwond van een muis en vergeleken met zowel gehechte huid als huid gerepareerd met een zelfklevende lijm. De LANS werden tot een pasta gemaakt, aangebracht op de huid gesneden en geactiveerd met de laser rond de randen van de kit.

Twee dagen na het aanbrengen, de LANS resulteerde in een significant verhoogde huidsterkte in vergelijking met de lijm of hechtingen. In aanvulling, de huid had minder neutrofielen en celresten, wat erop wijst dat er minder een immuunreactie op de LANS was.

"Onze resultaten toonden aan dat onze combinatie van weefselintegrerende nanomaterialen, samen met de verminderde intensiteit van de warmte die in dit systeem nodig is, is dit een veelbelovende technologie voor uiteindelijk gebruik op alle gebieden van geneeskunde en chirurgie, " zei Kaushal Rege, doctoraat, Professor of Chemical Engineering aan de Arizona State en de senior auteur van de studie. "Naast het verfijnen van de fotochemische bindingsparameters van het systeem, we testen nu formuleringen die het mogelijk maken om medicijnen te laden en af ​​te geven met verschillende medicijnen en met verschillende profielen voor getimede afgifte die de behandeling en genezing optimaliseren."