Чтобы обеспечить закрытие хирургических ран, материал должен обеспечивать эффективную герметизацию влажных, скользких поверхностей тканей, которые различаются по форме и, возможно, могут вызывать движение тканей (например, расширяющееся легкое) или рассыпчатую текстуру. Нанесение герметика и его эффективность также должны соответствовать срокам, подходящим для хирургических вмешательств.

Стандартные методы наложения швов и сшивания могут быть неэффективными и отнимать много времени, а также приводить к увеличению кровопотери. Другие методы, использующие биоадгезивные герметики на основе фибрина, являются дорогостоящими, демонстрируют недостаточную адгезию и могут быть подвержены вирусной передаче.

Коммерческие раневые повязки на основе желатина, хотя и обладают биосовместимостью, низкой стоимостью и гемостатической эффективностью, не обладают адгезионной прочностью из-за присущей им хрупкости. Предыдущие попытки решить проблемы плохой адгезии предпринимались путем функционализации катехолом, природным соединением, которое может придавать адгезивные свойства при связывании с желатином. Однако небольшое количество сайтов связывания на желатине приводит к ограниченному уровню адгезии, который может быть обеспечен за счет функционализации катехолов.

Исследователи выбрали кофейную кислоту (CA), катехолсодержащее соединение, содержащееся в кофе и оливковом масле, чтобы повысить эффективность желатина при адгезии к тканям. Сначала они окисляли CA с получением олигомеров CA (CAO), которые включают небольшое количество повторяющихся катехольных звеньев. Соединение этих производных CA с желатином усиливало химическое связывание катехоловых групп и повышало их адгезивную функцию.

Разработанный биоадгезивный герметик обладал превосходной адгезионной прочностью, эластичностью, вязкостью и способностью к инъекциям, а также способностью к быстрому гелеобразованию при нанесении на место раны и демонстрировал стабильную адгезию в физиологических условиях.

Кроме того, герметики были разработаны таким образом, чтобы избирательно прилипать к тканям. Это имеет решающее значение для эффективного герметика, поскольку необходимо обеспечить плотное сцепление на границе герметик-ткань и отсутствие сцепления на противоположной поверхности герметика, которая подвергается воздействию окружающей среды.

Валидационные испытания с использованием нового герметика на влажных коллагеновых листах, а также эксперименты с давлением разрыва для проверки пределов его адгезионной прочности продемонстрировали его эффективность и доказали обратное предыдущим сообщениям о пагубном воздействии окислительной химии.

Эксперименты, проведенные на ранах легких, сердца и мочевого пузыря свиней, показали, что новый герметик обладает адгезионной прочностью на порядок выше, чем коммерческие герметики на основе желатина; герметик также оставался прикрепленным к поверхности ткани даже после экспериментального соскабливания и скручивания.

Было также показано, что новый герметик обладает биосовместимостью. Кроме того, было показано, что он обладает способностью загружать лекарственные средства и высвобождать их, а также может оказывать антиоксидантное действие, благоприятное для заживления ран. Эта универсальная стратегия может быть адаптирована в качестве мощного подхода для придания прочной адгезии к другим биоматериалам.

"Наша команда использовала манипулятивную и стратегическую химию, чтобы значительно повысить адгезионную прочность и универсальность биоматериалов", - сказал Али Хадемхоссейни, директор и исполнительный директор TIBI. "Это создает захватывающие возможности для более эффективного лечения хирургических ран в клинике".

Authors are: Hossein Montazerian, Elham Davoodi, Alireza Hassani Najafabadi, Reihaneh Haghniaz, Avijit Baidya, Nasim Annabi, Ali Khademhosseini, and Paul S. Weiss.

Эта работа была поддержана Национальными институтами здравоохранения (1R01EB023052-01A1 и 1R01HL140618-01).