Техно

Бойцов АТО будут лечить гелем

Гидрогели нового поколения быстро залечивают раны, избавляют от гепатита С, обеспечивают хорошее приживление новых органов и убивают устойчивые к антибиотикам бактерии

Фото: mignews.com.ua

В последнее время в медицине все чаще используются гидрогели - полимерные материалы, способные впитывать биологические жидкости и воду, при этом в них не растворяясь. Благодаря высокому содержанию воды (до 97%) такие материалы хорошо совместимы с организмом человека, они удерживают форму, оставаясь пластичными, способны выдерживать перепады температур и давления. Большинство гидрогелей стойки к действию кипящей воды, не поддаются влиянию кислот и щелочей. Эти материалы выдерживают рН в интервале 1-10, а температуру - до 130 градусов.

Весомую лепту в разработку гидрогелей нового поколения внесли украинские ученые. Специалисты из Института физики НАН создали уникальные перевязочные материалы на основе радиационно сшитых гидрогелей для лечения бойцов АТО. Материал на 90-95% состоит из воды, к которой добавляют растворенные в воде полимеры - они заставляют вещество загустеть, образуя консистенцию наподобие густого желе. Облучение этого материала радиацией создает из него трехмерную структуру вроде губки с ячейками. Повязка на основе обработанного таким способом гидрогеля имеет толщину 3-5 миллиметра и размер 10х10 или 10х20 сантиметров. Наложение материала непосредственно на поврежденную кожу дает мгновенный эффект обезболивания - вода, обладающая высокой теплоемкостью, сразу охлаждает рану и останавливает процесс разрушения тканей.

Фото: vk.com

Такая повязка абсолютно стерильна за счет радиационного облучения и очищает рану, удаляя из нее различные выделения и омертвевшие ткани. Параллельно гидрогелевые повязки выполняют обеззараживающую функцию: лекарственные препараты можно добавлять как на стадии производства гидрогеля, так и наносить на поверхность уже наложенной повязки. Материал пропускает жидкости, поэтому его можно поливать обезболивающими, кровоостанавливающими, антисептическими и другими лекарственными препаратами, но при этом величина ячейки не позволяет проходить сквозь них микробам.

Повязка с гидрогелем не прилипает к ране, что делает процедуру ее снятия абсолютно безболезненной. В то же время она прозрачна, так что врач может легко контролировать состояние раны, не снимая повязку. Институт физики НАН Украины располагает всем необходимым оборудованием, чтобы  производить около 100 тысяч квадратных сантиметров радиационно сшитого гидрогеля в сутки. Дело за малым - привлечь инвестиции: в бюджете денег на эти цели не предусмотрены. В то же время сейчас волонтеры закупают аналогичные американские повязки BurnTec по цене $3-6 за штуку.

Инновационные гидрогели разрабатывают в разных странах мира. Ученые Бостона вслед за украинскими специалистами представили свой аналог материала для заживления ран. Ученые из больницы Brigham and Women's Hospital (BHW) в Бостоне разработали инновационный гидрогель photocrosslinkable elastin-like polypeptide-based (ELP) hydrogel, который, благодаря особому составу,  идеально подходит для восстановления тканей после порезов или ранений. 

Новый материал предельно прост в применении: достаточно наложить его на края раны и обработать светом. Порез при этом тщательно закупоривается, предотвращая попадание инфекций и останавливая кровотечение. Благодаря эластичности ELP, человек может комфортно двигаться. Кроме того, материал подстраивается под припухлость тканей на месте повреждения, благодаря чему не возникает ощущения стянутости или боли. 

Фото: meddeviceonline.com

По словам биоинженера BHW Назима Аннаби, у нового гидрогеля может быть множество областей применения: его планируют использовать в качестве основы для выращивания тканей из стволовых клеток, вводить внутрь организма, заполняя нежелательные полости. Кроме того, материал является хорошим изолятором, удерживающим ткани краев раны и создающим барьер, сквозь который в рану не может проникнуть грязь и инфекция. Если в состав гидрогеля ввести кварцевые наночастицы, он остановит кровь, что невероятно актуально в условиях полевой медицины.

Интересную инновацию представили и специалисты Института биоинженерии и нанотехнологий (IBN) в Сингапуре. Они разработали гидрогель для доставки лекарственных препаратов, который будет использоваться при лечении пациентов с гепатитом С. Возглавивший разработку директор IBN Джеки Инь поясняет, что стандартное лечение гепатита С включает еженедельные инъекции белкового препарата - пегилированного интерферона. Проблема в том, что попадая в организм, он действует очень быстро, что приводит к множеству побочных эффектов. Специалистам IBN создали гель, в состав которого входят 3D микроскопические структуры полимерного соединения полиэтиленгликоля (ПЭГ), которые служат "резервуарами" для интерферона. Такой состав позволяет избежать преждевременного поступления препарата в организм: интерферон последовательно перетекает из одного "резервуара" в другой, и только через определенное время полностью высвобождается. Это усиливает терапевтический эффект лекарства, а также позволяет пациенту реже делать инъекции.

Фото: nextbigfuture.com

Заслуживает внимания и новейшая разработка канадских ученых. Специалисты из Торонто создали новую технологию на основе гидрогеля для улучшенного восстановления функций мозга после инсульта, а также регенерации зрения. В ее основе - трансплантация стволовых клеток, заключенных в гелевые капсулы. Лечение стволовыми клетками набирает обороты, являясь одним из наиболее перспективных направлений медицины, особенно регенеративной. Ведь такие клетки способны превращаться в практически любой тип клеток организма. Сложность их применения состоит в том, что после трансплантации органа стволовым клеткам в его составе  тяжело прижиться в новой среде и они частично гибнут. Оказалось, этого можно избежать, поместив стволовые клетки в гидрогель, который их защищает и гарантирует максимальное выживание в организме.

Фото: impactofinnovation.com

Ученые продемонстрировали действенность технологии при восстановлении сетчатки и лечении инсульта. По словам ведущего автора исследования Молли Шойчет, гидрогель не только удерживал стволовые клетки вместе, но и способствовал их максимальному сохранению и адаптации к организму. Повышение эффективности трансплантации стволовых клеток в сетчатке и головном мозге, которые относятся к разным отделам нервной системы, открывает огромные перспективы для терапии широкого спектра тканей и органов.

А ученые IBM Research создали гидрогель, способный поразить самые устойчивые к антибиотикам виды микроорганизмов. Интересно, что новый материал появился случайно, став побочным продуктом при создании новых технологий производства полупроводников IBM. Когда гидрогель наносится на зараженную поверхность, положительный заряд входящих в его состав наноструктур заставляет их сблизиться с клетками вредных микроорганизмов, на поверхности мембран которых скапливается отрицательный электрический заряд.

Фото: dailytechinfo.org

Используя активные биологические компоненты, частицы гидрогеля разрывают клеточные мембраны микроорганизмов, тем самым их убивая. Такой материал может стать весьма действенным оружием против бактерий и микроорганизмов, выработавших иммунитет к лекарственным препаратам. А ведь это сейчас одна из наиболее актуальных проблем современности. Ученый из IBM Research Джеймс Хедрик говорит, что биоактивные частицы гидрогеля не вредят клеткам здоровой кожи и других тканей. Кроме того, это идеальный материал для дизинфекции, который идеально подходит для стерилизации помещений, медицинских приборов и инструментов, имплантатов и пр.