Начав с волокон, взятых из ткани свиньи, исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) разработали рассасывающиеся нити, в которые можно вводить молекулярные датчики или лекарства. Есть надежда, что новые швы могут ускорить заживление и/или вызвать тревожный сигнал, если что-то пойдет не так в месте хирургического вмешательства.
По словам хирурга Галена Пергамского, в Древней Греции, когда гладиаторам перерезали сухожилия, медики использовали швы, сделанные из шелка и переплетенных кишок овец или лошадей, чтобы залатать их обратно. Волокна животного происхождения стали известны как кетгут, хотя они не имели ничего общего с внутренностями кошачьих. Вариант кетгутовых швов по сей день используется в некоторых хирургических операциях, особенно в тех случаях, когда швы нельзя легко снять, поскольку кетгут естественным образом рассасывается примерно через 90 дней.
Стремясь расширить полезность кетгута, исследователи из Массачусетского технологического института взяли ткань свиньи и использовали процесс на основе моющего средства, чтобы очистить ее от клеток, оставив после себя волокно, состоящее в основном из коллагена и других биомолекул. Затем они покрыли волокно, которое назвали «De-gut», гидрогелем и экспериментировали с внедрением в гель различных частиц, чтобы помочь заживлению ран и чувствительности.
«То, что у нас есть, — это шовный материал, полученный из биотехнологических материалов и модифицированный гидрогелевым покрытием, способным служить резервуаром для датчиков воспаления или для лекарств, таких как моноклональные антитела, для лечения воспаления», — сказал Джованни Траверсо, старший автор исследования. «Примечательно, что покрытие также обладает способностью удерживать жизнеспособные клетки в течение длительного периода времени». Траверсо — адъюнкт-профессор машиностроения в Массачусетском технологическом институте и гастроэнтеролог в Brigham and Women’s Hospital.
Для сенсорного исследования Траверсо и его команда поместили микрочастицы, покрытые пептидом, в гидрогель. Пептиды высвобождались, когда присутствовали ферменты, связанные с воспалением. После высвобождения пептиды можно обнаружить в моче, поэтому простой анализ мочи может обнаружить их и предупредить врачей о неприятном воспалении в месте шва внутри тела.
Для доставки лекарств исследователи успешно внедрили в гидрогель вещества, используемые при лечении воспалительных заболеваний кишечника. И моноклональные антитела, и стероиды были упакованы в полимеры, которые используются для контроля скорости высвобождения лекарств, а затем перенесены в гидрогель на поверхность шовного материала. Исследователи говорят, что могут быть встроены и другие лекарства, в том числе антибиотики или химиотерапевтические препараты.
Наконец, исследователи экспериментировали с использованием швов для доставки стволовых клеток, которые были сконструированы для экспрессии флуоресцентных маркеров. Отслеживая светящиеся клетки, команда обнаружила, что они остаются жизнеспособными на поверхности швов внутри мышей в течение как минимум семи дней. Стволовые клетки также были способны вырабатывать вещество, известное как фактор роста эндотелия сосудов (VEGF), которое стимулирует выработку новых клеток крови, что может помочь ускорить заживление в местах хирургического вмешательства.
Авторы исследования изначально были вдохновлены найти швы, которые могли бы хорошо работать для пациентов с болезнью Крона, которым в тяжелых случаях необходимо удалить часть кишечного тракта, но они говорят, что швы могут хорошо работать для различных операций, и они надеются исследовать это направление.
Их работа была опубликована в журнале Matter.
