Technology

Вчені створюють лазерний шкірний регенератор з «Стартрек»

Технології з науково-фантастичної всесвіту«Стартрек» продовжують проникати в наше реальне життя. Ми вже читали про медичне трікодере, чули про розробки варп-двигуна, оцінювали харчові принтери. Зараз прийшов час для «шкірного регенератора» - невеликого пристрою, здатного заліковувати рани і опіки і відновлювати первинну структуру епідермальній тканини. Вчені з університету Арізони під керівництвом Каушалья реге якраз займаються розробкою подібного пристрою.

У статті, опублікованій журналом AdvancedFunctional Materials дослідники розповідають про успішне відновлення пошкоджених тканин шкірного покриву тварин за допомогою наночастинок шовку і золота з використанням лазерних променів. В рамках експериментальної перевірки технологія дозволила швидко залікувати пошкоджені м'які тканини кишечника свині, а також пошкоджену ділянку шкіри миші. Вчені відзначають, що у випадку з кишечником свині створений рубець, який об'єднує дві ділянки пошкодженої тканини, виявився майже в сім разів міцніше, ніж при використанні звичайного методу зашивання ран.

Вчені відзначають, що при використання звичайнихметодів відновлення, наприклад, швів, медичного клею і скоб досить часто рани можуть відкриватися повторно, сповільнюючи процес відновлення тканини. Їх же розробка обіцяє ліквідувати цю проблему.

«Ми намагаємося розробити метод швидшого скріплення пошкоджених тканин і більш швидкого відновлення», - зазначає Діпанджан Гош, співавтор дослідження.

Зліва направо: порівняння стану рани після використання звичайного шва, медичного клею і лазера на 0 і 2 день після травми

При використанні «загоювального» лазерного променяйого необхідно сфокусувати на місці рани. Насправді промінь нічого не лікує, він лише запускає реакцію, яка призводить до швидкому загоєнню рани. Як скріпляє матеріалу вчені використовують золоті нанотрубки, поміщені в матрицю протеїну шовку, взяту з коконів шовкопряда. Поміщений на шкіру протеїн, який має назву фіброїном, утворює зв'язок з колагеном - білком, що становить основу сполучної тканини між клітинами шкіри. При впливі ближнім інфрачервоним випромінюванням на золоті нанотрубки, вони виробляють тепло, яке змушує білок шовку створювати нові клітинні зв'язку, утворюючи тим самим міцне з'єднання між пошкодженими ділянками.

Використовувана довжина лазера ближнього інфрачервоного діапазону становить близько 800 нанометрів. Цього цілком достатньо для розігріву наночастинок золота, але при цьому не наносяться ніякі пошкодження шкіри.

Розробники створили два види загоювального«Герметика»: один для вологого середовища, не розсмоктується під впливом води, інший - для сухого середовища, який ятрить під впливом води. Перший вчені перевірили при загоєнні тканини кишечника свині. Після нанесення загоювального речовини, дослідники відзначили, що міцність тканини в місці загоєння виявилася в сім разів міцніше, ніж при використанні звичайних швів і медичного клею. За словами Гоша, відновлена ​​тканину функціонує абсолютно звичайним чином, як і неушкоджена.

Потім вчені провели випробування загоювальногоречовини для сухого середовища, завдавши його на шкіру лабораторного гризуна. Завдавши пасту на розріз і перевіривши рану через 2 дня, вчені відзначили істотно більш високу ефективність загоєння в порівнянні зі скобами та медичним клеєм. Крім того, сам процес нанесення і запуску зайняв зовсім небагато часу - близько чотирьох хвилин.

Оскільки ближній інфрачервоний світло можепроникати глибоко в тканину, Гош і його колеги сподіваються в майбутньому використовувати розроблену ними технологію для відновлення кровоносних судин і нервових каналів - тканин, зазвичай розташованих глибоко під шкірою, відновлення яких займає значно більше часу в порівнянні зі звичайною тканиною.

«Зшивання нервів і кровоносних судин як правило являє собою набагато більш складну задачу навіть для дуже кваліфікованих хірургів», - коментує Гош.

Вчені вважає, що вартість шовк-золотого матеріалу не буде надмірно високою, а основні витрати медичних центрів в цьому випадку припадуть на лазерне обладнання.

На даний момент вчені спостерігають за тим, яклазерно-активоване медичний герметик поводиться в організмі живих щурів. Якщо випробування пройдуть успішно, вчені збираються перейти до свиней, а потім нарешті і до людей.

Обговорити розробку можна в нашому Telegram-чаті.