Сканирующая электронная микрофотография (слева) и гистологическое окрашивание (справа) оба показывают, как гель MetRo (сверху) накладывается на повреждённую область лёгкого, связывает и блокирует поверхность ткани. Эластичная ткань плотно запечатана без использования швов или скоб
Для заживления порезов на человеческом теле традиционно используются швы и скобы. Они удерживают ткани близко друг у другу, значительно ускоряя заживление и оказывая сопротивление механическим нагрузкам на ткань. Хотя швы повсеместно применяются после операций, но часто возникают ситуации, когда они не помогают остановить утечку из органа. Например, утечка воздуха из лёгкого — одно из самых распространённых осложнений после операции.
Кроме того, наложение швов проблематично в критических условиях нехватки времени или на труднодоступных участках тела. Наконец, швы со скобами наносят физические повреждения окружающим тканям около раны и увеличивают риск инфекции, что тоже не есть хорошо.
Учёные давно, но пока безуспешно работают над эффективным «клеем» для кожи, сосудов и других органов, чтобы он был бы лишён всех вышеперечисленных недостатков и эффективно биодеградировал. У всех существующих синтетических герметиков, которые одобрены для использования Управлением по контролю за продуктами и лекарствами (FDA), имеются определённые недостатки. Некоторые сложно наносить из-за неэластичности. Другие достаточно эластичны, но не плотно прилипают к подвижной ткани, такой как ткань лёгкого. И вообще сейчас не существует не одного коммерчески доступного материала, который разрешено использовать без вспомогательных швов или скоб. Группа американских и австралийских химиков считает, что разработала такой материал — это универсальный высокоэластичный биогель MeTro (аббревиатура для метакрилоил-замещенного тропоэластина). Они опубликовали научную статью, в которой демонстрируют абсолютно надёжное закрытие утечки воздуха из лёгкого с помощью нового герметика, а также доказательства, что биогель способствует более быстрому заживлению раны.
Свойства биогеля MetRo в сравнении с коммерчески доступными герметиками для скрепления ран Evicel, Coseal и Progel: испытания на сдвиг (A), разрывное давление (B) и адгезионную прочность (С), то есть прочность сцепления
MetRo может стать первым в мире биогелем, который заживляет раны без использования швов. «Хороший хирургический герметик должен сочетать несколько характеристик: он должен быть эластичным, адгезивным, нетоксичным и биосовместимым, — говорит Насим Аннаби (Nasim Annabi), ведущий автор научной работы. — Большинство герметиков на рынке обладают одним или двумя и этих качеств, но не всеми. Нам удалось создать материал, у которого могут быть все перечисленные свойства».
Метакрилоилзамещенный тропоэластин — это белок, который получают из эластичных волокон человеческой ткани (эластин). Он присутствует во всех эластичных тканях организма, таких как стенки артерий, кожа и лёгкие. Это не синтетическое вещество, его выращивают в бактериях E.coli из живого человеческого материала,, поэтому он обладает лучшей биосовместимостью, чем синтетические герметики. После нанесения на рану герметик нужно облучить ультрафиолетом и обработать реагентом — метакрилатом. Тогда волокна тропоэластина объединяются, а материал становится исключительно эластичным, абсолютно герметично и плотно закрывает рану.
Биосовместимость и деградация геля MetRo в подкожных тканях мыши
Эксперименты на мышах и свиньях не выявили признаков токсичности материала и продемонстрировали его контролируемую деградацию со временем. Все тесты, в том числе испытания на сдвиг, разрывное давление и адгезионную прочность, показали его преимущество перед существующими синтетическими герметиками, такими как Evicel, Coseal и Progel.
Испытания на людях начнутся в ближайшее время. Учёные считают, что биогель MetRo способен соединять даже клетки сердечной ткани, так что его можно будет использовать в том числе для лечения сердечно-сосудистых заболеваний.
Научная статья опубликована 4 октября 2017 года в журнале Science Translational Medicine (doi:10.1126/scitranslmed.aai7466, pdf).
Комментарии (33)
Loki3000
09.10.2017 17:08Все равно не понял как это работает. Гель заполняет рану или просто стягивает ее края друг к другу?
Если первое, то как ткани организма прорастают через «инородное тело»? И почему они прорастают, а не рубцуются на стыке с гелем? И что становится с гелем, после заживления раны?
Free_ze
09.10.2017 17:36Гель заполняет рану или просто стягивает ее края друг к другу?
«Они удерживают ткани близко друг у другу, значительно ускоряя заживление и оказывая сопротивление механическим нагрузкам на ткань.»
И что становится с гелем, после заживления раны?
«Эксперименты на мышах и свиньях… продемонстрировали его контролируемую деградацию со временем.»Loki3000
09.10.2017 17:52Так мне и не понятно как это работает: как клей (намазали две плоскости и прижали их друг к другу) или как те же швы (механически соединили края и зафиксировали в этом положении гелем сверху)?
И с «контролируемой деградацией» тоже непонятно: что в ней контролируемого и каким образом гель деградирует?Free_ze
09.10.2017 18:02Так мне и не понятно как это работает: как клей… или как те же швы
Судя по тому, что говорится в статье — как швы, только лишенные их недостатков (повреждение тканей вокруг раны, необходимости их снимать, снова вскрывая места «крепления», вероятность заражения и т.п.).
что в ней контролируемого и каким образом гель деградирует?
Через прогнозируемое время (необходимое и достаточное для заживления) рассасивается в организме без вреда. Либо организм может потихоньку расщеплять материал, либо он сам химически распадается.
littorio
10.10.2017 07:39Вот с «рассасывается» самое интересное, как раз. Если я две деревяшки склею клеем, а он потом «рассосётся», то деревяшки из единой детали снова станут двумя. Как эта проблема решается в организме?
Free_ze
10.10.2017 08:12Мертвые деревяшки не способны к регенерации, поэтому хороший столярный клей должен рассасываться примерно за никогда (=
Я не специалист-биолог или химик, но предполагаю, что здесь может быть два путя:
- материал должен быть заведомо органического происхождения (из смеси подкожного жира диких пингвинов и слюны страуса, например) или близкое тому, а потому рассасываются в организме естественным образом.
- материал может быть химически нестабилен и/или в результате воздействия каких-то факторов в организме (кислая или щелочная среда, просто влага, тепло) со временем распадаться на плесень и липовый мёд, которые безвредны для организма.
А вообще, слыхал, что уже лет так… дцать существует некий рассасывающийся шовный материал. Другое дело, что еще не получилось сделать годный к эксплуатации клей с сравнимой со швами фиксирующей способностью.
plastilinko
10.10.2017 14:19Как уж там кино то было про путешественника во времени с персональным помощником-голограммой)
В одной из серий (если не путаю с другим кино) там был мен который в ванной со средством для стимуляции регенерации тканей применяемым в лаборатории к ящерицам умудрился отрастить себе новую голову :)
ffs
10.10.2017 11:13По поводу рассасывания ответили выше, по поводу «из единой детали снова станут двумя» — насколько я понимаю, клей как шов удерживает ткани близко друг к другу пока они заживляются и к моменту его распада самой раны уже не будет.
Kriminalist
10.10.2017 15:30Чтобы надежно сопоставить края раны паренхиматозного органа или развитой пжк, их недостаточно свести только снаружи — надо прошивать в глубине. Заклеить клеем, который требует полимеризации, в глубине раны — принципиально не имеет смысла, ведь мы сопоставляем края раны, чтобы они срослись, для этого они должны непосредственно соприкасаться, а слой клея будет этому препятствовать.
Так что клей накладывается сверху, он дополнительно удерживает верхние края и герметизирует разрез. Это не замена шовному материалу, а дополнение.
Коммерчески доступны многие продукты такого плана,
наиболее известный производительlittorio
10.10.2017 22:02Вот как раз в голове витала абстрактная мысль о том, что клей будет разделять ткани, и препятствовать заживлению. Спасибо за объяснение. Т.е. это что-то вроде шины на сломанную конечность, только саморассасывающейся. Если искать аналогии, конечно.
lubezniy
11.10.2017 10:03Если целью является гемостаз, то могу как вариант допустить, что на покрытых «клеем» участках образуется слой соединительной ткани, который сам «оторвёт» клей. Правда, не уверен, что потом что-то срастётся.
black_semargl
12.10.2017 17:59А если он по мере рассасывания будет замещаться соединительной или основной тканью?
golf2109
09.10.2017 17:31а куда клей потом девается?
и самое главное ЦЕНА?SandroSmith
09.10.2017 20:18Про цену пока рано говорить. До коммерческого применения ещё несколько лет.
А "девается" он в окружающее пространство (ИМХО). Распадается, отшелушивается.
Germanets
10.10.2017 08:56Пока нет рынка, то есть массового потребления и производства — о цене говорить смысла нет…
deksden
09.10.2017 17:34Интересно бы сравнить с чем-то типа Сульфакрилата: менее токсичен? Как там дело с аллергией — если биопродукт, она вполне возможна.
mickvav
10.10.2017 09:52Авторы приводят гистологические срезы, которые, очевидно (можно посмотреть на серию C из трёх фоток) проходят по разным траекториям — где-то началось образование специфической структуры вокруг инородного тела, где-то — нет.
Тут такое дело — гистология весьма часто суть шаманство и разглядывание, весьма субъективное — два разных гистолога на одной и той же картинке увидят разное, по крайней мере, если речь о науке — новых классах материалов, задач, и т.п.
И да, сайт журнала, по состоянию на сейчас — лежит.
Zel
Я не уверен, но помнится мне, что ещё в конце 1990-х — начале 2000-х такой гель уже представляли.
А в 1998-м мне мама даже «заклеивала» ранки т.н. «медицинским клеем» — БФ-6, что ли?
Rikkitik
В статье упоминаются и гораздо более современные «биоклеи». Этот позиционируется не как первый, а как наиболее «продвинутый».
plastilinko
Кроме БФ еще был аэрозоль но это все как альтернатива лейкопластырю, т.е. механическая фиксация краев раны, а в данном случае мне кажется этот гель скорее альтернатива кетгуту но менее инвазивная (то есть не надо делать проколы которые повреждают ткани).
Kriminalist
Кетгуту? Кетгут уже лет как 20 в цивилизованном мире не используется.
Это в любом случае не альтернатива шовному материалу (синтетическому рассасывающемуся типа Викрил или Дексон), а дополнение для лучшей герметизации.
Ушивать в толще все равно придется, но закрыть рану таким гелем — это здорово.
plastilinko
Имел в виду как раз саморассасывающиеся нити. Про то что кетгут не используется не знал. Но помню как-то давно доводилось рассматривать в бытовой микроскоп живность плавающую в заспиртованном кетгуте из натуральных биоматериалов (вроде как из кишки копытных животных), правда с месяц назад истекшим сроком годности но упаковка была вскрыта непосредственно перед закладыванием образца на предметное стекло :)
cyberly
Я иногда мелкие бытовые порезы заклеиваю суперклеем. Хорошо держит края раны и «герметизирует» ее. Можно со свежепорезанным и заклеенным пальцем спокойно мыть посуду, например. А «медицинский», вроде бы, был БФ2 и у него про это применение, кажется, даже упоминалось в инструкции.
Olga_Voronova
БФ-6 медицинский клей.
loly_girl
Обычный суперклей довольно токсичен, есть медицинские акрилатные клеи, но они ухудшают заживление. Их используют в основном в военной медицине для экономии времени.
Stanislavvv
цианакриат не то чтобы смертельный яд, но слово «циан» как часть названия там не спроста всё же. Так что лучше что-то другое использовать.
Jesting
Циан он только в цианиде страшен. В цианакрилате акрилат вызывает гораздо больше опасных ассоциаций, но, всё-таки, если во внутрь не принимать — вполне безопасный клей.
loly_girl
В бытовом клее в основном плох растворитель не подходящий для живых тканей.
DRDOS
Юморист! Каким боком слово био можно к бф-6 прикрутить ??
Olga_Voronova
Никак. Просто в восьмидесятых БФ-6 продавался в аптеках как «клей медицинский», и вполне себе пользовался спросом, для заклейки разнообразных царапин, и ссадин в «полевых» условиях.
madfly
Он и сейчас продается и вполне справляется с мелкими порезами, заменяя лейкопластырь.