Исследователи из Пенсильванского государственного университета представили революционный новый биоматериал, получивший название «живые гидрогели» или LivGels, который имитирует сложные функции естественных внеклеточных матриц (ECM). Эти инновационные материалы сулят огромные перспективы для регенеративной медицины, мягкой робототехники и тестирования лекарств благодаря своим самовосстанавливающимся свойствам и чувствительности к механическому напряжению.
Традиционные синтетические биоматериалы испытывали трудности с воспроизведением сложных свойств ECM, которые обеспечивают жизненно важную структурную и сигнальную поддержку клеткам. Однако LivGels преодолевают эти ограничения, используя уникальную комбинацию волосатых наночастиц, известных как nLinkers, для создания динамичной структуры с улучшенными механическими и биологическими свойствами.
Эти nLinkers, характеризующиеся неупорядоченными цепями целлюлозы «волосами», образуют анизотропные связи в биополимерной матрице, в результате чего получается материал, демонстрирующий свойства усиления деформации и самовосстановления. Это означает, что LivGels могут становиться жестче в ответ на напряжение, обеспечивая структурную поддержку и облегчая межклеточную коммуникацию, а также могут быстро восстанавливать свою форму и механические свойства после деформации.
Полностью биологический состав LivGels решает проблемы, связанные с биосовместимостью, которые возникают при использовании синтетических полимеров. Тщательно спроектировав взаимодействие между nLinkers и биополимерной матрицей из модифицированного альгината, исследователи создали материал, который адаптируется как к внутренним, так и к внешним стрессорам.
LivGels имеют потенциал революционизировать методы тестирования лекарств, предоставляя моделированные тканевые среды, которые более точно имитируют условия in vivo. Это может привести к повышению точности клинических испытаний, сокращению затрат и времени, необходимого для вывода новых терапевтических средств на рынок.
Адаптивность LivGels также имеет важное значение для области мягкой робототехники, где настраиваемые гидрогели могут быть адаптированы к конкретным механическим свойствам. Кроме того, LivGels можно использовать в технологиях 3D-биопечати для создания высокоточных тканевых конструкций для регенеративной терапии.
Исследовательская группа в настоящее время сосредоточена на оптимизации LivGels для конкретных типов тканей и изучении их эффективности in vivo. Они также изучают интеграцию этих живых гидрогелей в системы 3D-биопечати для создания настраиваемых материалов и динамических устройств, которые могут адаптироваться в реальном времени к физиологическим условиям организма.
Эта новаторская работа представляет собой значительный шаг к интеграции биологической функциональности в инженерные материалы. LivGels предлагают беспрецедентные возможности для продвижения механического и биологического подражания тканям, в конечном итоге преобразуя регенеративную медицину и смежные области.