Создан инъекционный тканевый протез для регенерации поврежденных мышц и нервов

В недавней публикации в журнале Nature исследователи из Института фундаментальных наук в Южной Корее добились значительных успехов в области технологий биоматериалов и реабилитационной медицины.

Они разработали новый подход к лечению мышечных травм с помощью «инъекционного тканевого протеза» в виде проводящих гидрогелей и объединили его с роботизированной системой реабилитации.

Представим себе, что вы плаваете в океане. К вам приближается огромная акула и откусывает огромный кусок мяса от бедра, в результате чего полностью утрачивается двигательная/сенсорная функция ноги. Если не принять меры, такое серьезное повреждение мышц приведет к полной потере функций и инвалидности. Как же восстановиться после такой травмы?

Традиционные методы реабилитации при подобных мышечных повреждениях давно ищут эффективную замкнутую систему восстановления походки, объединяющую легкие экзоскелеты и носимые/имплантируемые устройства. Такая вспомогательная ортопедическая система необходима для того, чтобы помочь пациентам в процессе восстановления сенсорных и двигательных функций, связанных с повреждением нервов и мышц.

К сожалению, механические свойства и жесткость существующих электронных материалов делают их несовместимыми с мягкими тканями. Это приводит к трению и возможному воспалению, что тормозит процесс реабилитации пациента.

Чтобы преодолеть эти ограничения, исследователи IBS обратились к материалу, широко используемому в качестве наполнителя для разглаживания морщин, — гиалуроновой кислоте. На основе этого вещества был разработан инъекционный гидрогель для «тканевых протезов», способный временно заполнить промежуток между отсутствующими мышечными и нервными тканями на время их регенерации. Инъекционная природа этого материала дает ему значительное преимущество перед традиционными биоэлектронными устройствами, которые не подходят для узких, глубоких или небольших областей и требуют инвазивных операций.

Благодаря своим «тканеподобным» свойствам гидрогель легко взаимодействует с биологическими тканями и может быть введен в труднодоступные участки тела без хирургического вмешательства. Обратимые и необратимые сшивки в составе гидрогеля адаптируются к высокому напряжению сдвига при введении, обеспечивая отличную механическую стабильность. В состав гидрогеля также входят наночастицы золота, что придает ему хорошие электрические свойства. Его электропроводящая природа позволяет эффективно передавать электрофизиологические сигналы между двумя концами поврежденных тканей. Кроме того, гидрогель является биодеградируемым, а значит, пациентам не потребуется повторная операция.

Обладая механическими свойствами, сходными с естественными тканями, исключительной адгезией к тканям и возможностью инъекций, этот материал, по мнению исследователей, предлагает новый подход к реабилитации.

Далее исследователи проверили эту новую идею на моделях грызунов. Для имитации объемной мышечной потери с задних лап этих животных удалялся большой кусок мышцы. Введя гидрогель и имплантировав два вида растяжимых тканевых устройств для электрического зондирования и стимуляции, исследователи смогли улучшить походку «травмированных» грызунов. Гидрогелевые протезы сочетались с роботизированной помощью, управляемой сигналами электромиографии мышц. Все это позволило улучшить походку животных без стимуляции нервов. Кроме того, после использования проводящего гидрогеля для заполнения повреждений мышц в долгосрочной перспективе эффективно улучшалась регенерация мышечной ткани.

Разработанный в данном исследовании инъекционный проводящий гидрогель обладает превосходными характеристиками регистрации электрофизиологических сигналов и стимуляции, что открывает возможности для расширения его применения. Он представляет собой новый подход в области биоэлектронных устройств и перспективен в качестве протеза мягких тканей для поддержки реабилитации.

Подчеркивая значимость исследования, профессор Шин Микюнг отмечает: «Мы создали инъекционный, механически прочный и электропроводящий протез мягких тканей, идеально подходящий для лечения тяжелых повреждений мышц, требующих нейромышечно-скелетной реабилитации. Разработка этого инъекционного гидрогеля с использованием нового метода сшивания является значительным достижением. Мы считаем, что он будет применяться не только в мышцах и периферических нервах, но и в различных органах, таких как мозг и сердце».

Профессор Сон Донгхи добавил:

В данном исследовании система реабилитации походки с замкнутым контуром, включающая жесткий инъекционный гидрогель и растягивающиеся и самовосстанавливающиеся датчики, может значительно улучшить перспективы реабилитации пациентов с неврологическими и опорно-двигательными проблемами. Она также может сыграть важную роль в точной диагностике и лечении различных органов человеческого тела.

В настоящее время группа исследователей проводит дальнейшие исследования с целью разработки новых материалов для регенерации нервной и мышечной ткани, которые можно будет имплантировать минимально инвазивным способом. Они также изучают возможности восстановления при различных повреждениях тканей с помощью инъекций проводящего гидрогеля, что позволит отказаться от открытого хирургического вмешательства.

01.11.2023


Подписаться в Telegram



Здоровье

Нервная анорексия у мужчин опасна для жизни
Нервная анорексия у мужчин опасна для жизни

Нервная анорексия поражает как мужчин, та...

Cell: Выяснилось, почему из-за конфет и жвачки без сахара бывают газы
Cell: Выяснилось, почему из-за конфет и жвачки без сахара бывают газы

Исследователи из Калифорнийского универси...

ИВЛ может травмировать менее эластичные легкие недоношенных
ИВЛ может травмировать менее эластичные легкие недоношенных

Многие недоношенные дети нуждаются в меха...

Neuropsychologia: Как эмоции помогают людям с афазией подбирать слова
Neuropsychologia: Как эмоции помогают людям с афазией подбирать слова

Людям с афазией труднее придумать слова, ...

eGastroenterology: Точная медицина нейтрализует воспалительные болезни кишечника
eGastroenterology: Точная медицина нейтрализует воспалительные болезни кишечника

Распространенность воспалительных заболеваний ...

Virology: Ученые создали белок рецептора COVID в клетках мыши
Virology: Ученые создали белок рецептора COVID в клетках мыши

Группа ученых из Брукхейвенской националь...

Nucleic Acids Research: Ученые открыли ключевые этапы восстановления ДНК
Nucleic Acids Research: Ученые открыли ключевые этапы восстановления ДНК

Изучая социальную мобильность в современн...

Ученые нашли ген, отсутствие которого вызывает бесплодие
Ученые нашли ген, отсутствие которого вызывает бесплодие

Мыши, у которых отсутствует определенный ...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Optica Quantum: Ученые разработали новый метод определения квантовых состояний
Optica Quantum: Ученые разработали новый метод определения квантовых состояний
Новая реалистичная компьютерная модель поможет роботам собирать лунную пыль
Новая реалистичная компьютерная модель поможет роботам собирать лунную пыль
С помощью GPT-4 создали видеоуроки по педиатрии для слабо обеспеченных больниц
С помощью GPT-4 создали видеоуроки по педиатрии для слабо обеспеченных больниц
Телескоп Джеймс Уэбб обнаружил следы нейтронной звезды в легендарной сверхновой
Телескоп Джеймс Уэбб обнаружил следы нейтронной звезды в легендарной сверхновой
Нервная анорексия у мужчин опасна для жизни
Нервная анорексия у мужчин опасна для жизни
Nicotine & Tobacco Research: Запрет сигарет с ментолом помогает бросить курить
Nicotine & Tobacco Research: Запрет сигарет с ментолом помогает бросить курить
Мальротацию кишечника новорожденных помогут распутать лягушачьи икринки
Мальротацию кишечника новорожденных помогут распутать лягушачьи икринки
Новое исследование роли дофамина поможет лечить болезнь Паркинсона
Новое исследование роли дофамина поможет лечить болезнь Паркинсона
Nature Comm: Младенцев с синдромом Дауна в древности почитали как особенных
Nature Comm: Младенцев с синдромом Дауна в древности почитали как особенных
Крошечную метку на замену RFID сделали еще надежнее
Крошечную метку на замену RFID сделали еще надежнее
Освоение космоса: остановить нельзя развивать
Освоение космоса: остановить нельзя развивать
Гигантские антарктические морские пауки удивили всех отношением к потомству
Гигантские антарктические морские пауки удивили всех отношением к потомству
Геномы бабочек и мотыльков практически не изменились за 250 млн лет эволюции
Геномы бабочек и мотыльков практически не изменились за 250 млн лет эволюции
Ученые намерены глубже понять жизнь на Земле благодаря имиджеомике
Ученые намерены глубже понять жизнь на Земле благодаря имиджеомике
Как выглядит работающий рекламный баннер
Как выглядит работающий рекламный баннер

Новости компаний, релизы

НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
«Инструменты инновационного развития»
«Инструменты инновационного развития»
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса