Гидрогель PNIPAM/Ga3+ по мотивам слизня закрыл свищи ЖКТ у крыс и минипигов

Группа под руководством проф. Бай Шуо из Института процессной инженерии Китайской академии наук совместно с командой д-ра Ли Цзинтао из Китайско-японской больницы дружбы разработала термочувствительный гидрогелевый герметик для свищей желудочно-кишечного тракта. По данным nature.com, где работа вышла в Nature Biomedical Engineering 30 октября, материал испытали на живых крысах Sprague–Dawley и миниатюрных свиньях Bama nature.comnature.comnature.comОткрыть источник ↗. Герметик вводят через стандартный эндоскоп, и он затвердевает внутри организма nature.comnature.comnature.comОткрыть источник ↗.

Свищи и материал по мотивам слизня

Свищи ЖКТ — это патологические каналы между пищеварительным трактом и другим органом или тканью. Они возникают как осложнение операций, травм, воспалительных заболеваний и опухолей и входят в число основных причин заболеваемости и смертности nature.comnature.comnature.comОткрыть источник ↗. У эндоскопического лечения есть ограничения: стенты смещаются, свищи, закрытые титановыми клипсами, рецидивируют, а эндоскопическое ушивание технически сложно. Послеоперационное слипание тканей дополнительно осложняет лечение.

Герметик, названный PGaIII, объединяет линейный поли(N-изопропилакриламид) (PNIPAM) с ионами Ga3+ nature.comnature.comnature.comОткрыть источник ↗. За основу взята слизь слизней, которая удерживает древесных лягушек на ветках. Эта слизь богата положительно заряженными белками, которые прилипают к влажным тканям за счёт электростатических взаимодействий и физического переплетения.

Свойства и результаты испытаний

При 25 °C PGaIII — прозрачная текучая жидкость, проходящая через иглу 27 G и стандартный канал эндоскопа. При температуре тела около 37 °C она превращается в гель примерно за 30 секунд. Сторона, обращённая к ткани, прилипает к отрицательно заряженной ткани за счёт электростатических взаимодействий и топологического переплетения, а сторона, обращённая в просвет, остаётся неадгезивной. Введение, адгезия и сжатие происходят за один шаг; авторы называют механизм slug-inspired electrostatically assisted topological (SET) Janus adhesion nature.comnature.comnature.comОткрыть источник ↗.

In vitro прочность на сдвиг адгезивной стороны составила около 10,46 кПа против 0,11 кПа у неадгезивной — разница почти в 100 раз. На изолированном желудке свиньи гидрогель без протечек закрыл перфорацию 10 мм. Авторы также сообщают о биосовместимости, устойчивости к воде и кислоте, активном сжатии, антибактериальных свойствах и предотвращении послеоперационных спаек nature.comnature.comnature.comОткрыть источник ↗.

На живых крысах и минипигах, по данным авторов, герметик закрывал свищи и был удобен при неинвазивной эндоскопической операции nature.comnature.comnature.comОткрыть источник ↗. Они допускают применение для свищей других органов. Пока данные получены на животных и ex vivo моделях.