Sağlam ve Isıya Duyarlı Biyo-Yapıştırıcılarla Geliştirilen Cerrahi Sızdırmazlık

İşbirlikçi bir çabanın parçası olarak, Terasaki Biyomedikal Yenilik Enstitüsü'nden (TIBI) bilim insanları, önemli ölçüde geliştirilmiş yapışkan gücü, gerilebilirliği ve tokluğu olan enjekte edilebilir bir biyomateryal üretmek için yaratıcı kimyayı kullandılar. Bu kimyasal olarak değiştirilmiş, jelatin bazlı hidrojel, oda sıcaklığında hızlı jelleşme ve ayarlanabilir yapışma seviyeleri dahil olmak üzere çekici özelliklere sahipti. Bu özel olarak tasarlanmış biyomateryal, kontrol edilebilir yapışkanlığı, enjekte edilebilirliği ve çeşitli doku, organ yüzeylerine üstün yapışkanlığı ile cerrahi bir yara örtücü olarak ideal gözüküyor.

Cerrahi yaraların kapanmasını sağlamak için, malzeme, şekil olarak değişen ve muhtemelen doku hareketini (örneğin genişleyen bir akciğer) veya ufalanan dokuları içerebilen ıslak, kaygan doku yüzeylerinde etkili bir sızdırmazlık sağlamalıdır. Sızdırmazlık maddesinin uygulanması ve etkinliği de cerrahi işlemler için uygun bir zaman aralığında olmalıdır. Standart dikiş atma, zımbalama yöntemleri etkisiz ve zaman alıcı olabilir ayrıca kan kaybının artmasına neden olabilir. Fibrin bazlı biyo-yapışkan örtücülerin kullanıldığı diğer yöntemler maliyetlidir, yetersiz adezyon sergiler ve viral bulaşmaya eğilimli olabilir. Ticari jelatin bazlı yara pansumanları, biyouyumluluk, düşük maliyet ve hemostatik etkinlik sunmasına rağmen, yapısal kırılganlıkları nedeniyle yapışma gücünden yoksundur. Zayıf yapışma problemlerini çözmeye yönelik önceki çabalar, jelatine bağlandığında yapışma özellikleri kazandırabilen, doğal olarak oluşan bir bileşik olan katekol ile işlevselleştirme yoluyla yapılmıştı. Bununla birlikte, jelatin üzerindeki az sayıdaki bağlanma bölgesi, katekol işlevselleştirmesi ile etkinleştirilebilen sınırlı düzeyde yapışma ile sonuçlanır.

Araştırmacılar, jelatinin doku adezyon etkinliğini artırmak için kahve ve zeytinyağında bulunan katekol içeren bir bileşik olan kafeik asidi (CA) seçtiler. Önce az sayıda tekrar eden katekol birimi içeren CA oligomerlerini (CAO) elde etmek için CA'yı oksitlediler. Bu CA türevlerini jelatine bağlamak, katekol gruplarının kimyasal bağlanmasını güçlendirdi ve yapışkan fonksiyonlarını artırdı. Tasarlanmış biyo-yapışkan dolgu macunu, yara bölgesine uygulandığında hızlı jelleşme yeteneğinin yanı sıra üstün yapışma gücüne, esnekliğe, tokluğa, enjekte edilebilirliğe sahipti ve fizyolojik koşullarda kararlı bir yapışma gösterdi. Ayrıca, yapıştırıcılar dokuya seçici bir şekilde yapışacak şekilde tasarlandı. Bu, etkili bir örtücü için çok önemlidir, çünkü örtücü-doku arayüzünde sıkı bir bağ olması ve vücut ortamına maruz kalan karşı yüzünde bağlayıcı olmaması gerekir.

Islak kollajen levhalar üzerinde yeni dolgu macununun kullanıldığı doğrulama testleri ve ayrıca yapışkan gücünün sınırlarını test etmek için patlama basıncı deneyleri etkinliğini gösterdi ve oksidatif kimyanın zararlı etkilerine ilişkin önceki raporların aksine olduğunu kanıtladı. Domuz akciğeri, kalbi ve mesane yaraları üzerinde yapılan deneyler, yeni dolgu macununun yapışkan gücünün ticari jelatin bazlı dolgu macunlarından çok daha yüksek olduğunu gösterdi; Yapıştırıcı ayrıca deneysel kazıma ve bükme işleminden sonra bile doku yüzeyine yapışık kaldı.

Yeni dolgu macununun biyouyumlu olduğu da gösterildi. Ek olarak, ilaç yükleme ve ilaç salım özelliklerine sahip olduğu ve yara iyileşmesine faydalı antioksidan etkileri artırabileceği de gösterildi.