Artikel ini telah ditinjau sesuai dengan proses dan kebijakan editorial Science X. Para editor telah menekankan atribut berikut sambil memastikan kredibilitas konten:
fakta diverifikasi
publikasi yang ditinjau oleh rekan sejawat
sumber terpercaya
membenarkan
OKE! Gambar ini menunjukkan bagaimana dua hidrogel (ditunjukkan dengan warna biru) dapat dihubungkan dengan cara yang berbeda melalui film tipis kitosan (ditampilkan dalam warna oranye). Ikatan yang dihasilkan sangat kuat dan mampu menahan tegangan tinggi. Kredit: Peter Allen, Ryan Allen dan James C. Weaver.
× tutup
Gambar ini menunjukkan bagaimana dua hidrogel (ditunjukkan dengan warna biru) dapat dihubungkan dengan cara yang berbeda melalui film tipis kitosan (ditampilkan dalam warna oranye). Ikatan yang dihasilkan sangat kuat dan mampu menahan tegangan tinggi. Kredit: Peter Allen, Ryan Allen dan James C. Weaver.
Hidrogel adalah biomaterial serbaguna yang menguasai semakin banyak bidang biomedis. Terdiri dari jaringan molekul yang membengkak karena air yang dapat disesuaikan untuk meniru sifat mekanik dan kimia dari berbagai organ dan jaringan, mereka dapat saling berhubungan di dalam tubuh dan pada permukaan luarnya tanpa menyebabkan kerusakan bahkan pada bagian paling halus sekalipun dari anatomi manusia. .
Hidrogel sudah digunakan dalam praktik klinis untuk pemberian obat terapeutik dalam melawan patogen; sebagai lensa intraokular dan kontak serta prostesis kornea dalam oftalmologi; semen tulang, pembalut luka, pembalut pembekuan darah, dan perancah 3D dalam rekayasa dan regenerasi jaringan.
Namun, pelekatan polimer hidrogel yang cepat dan kuat satu sama lain masih belum terpenuhi, karena metode tradisional sering kali menghasilkan daya rekat yang lebih lemah setelah waktu adhesi yang lebih lama dari yang diinginkan dan bergantung pada prosedur yang rumit.
Pencapaian adhesi polimer yang cepat dapat memungkinkan sejumlah aplikasi baru, termasuk, misalnya, hidrogel yang kekakuannya dapat disesuaikan agar lebih cocok dengan jaringan tertentu, enkapsulasi elektronik fleksibel sesuai permintaan diagnostik medis, atau pembuatan jaringan berperekat. membungkus. untuk bagian tubuh yang sulit dibalut.
Kini, para peneliti dari Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering di Harvard University dan Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) telah menciptakan metode sederhana dan serbaguna untuk menggabungkan lapisan yang terbuat dari jenis yang sama atau berbeda secara instan dan efisien. bahan. hidrogel dan bahan polimer lainnya, menggunakan lapisan tipis kitosan: bahan berbasis gula berserat yang diperoleh dari olahan kerangka luar moluska.
Para peneliti telah berhasil menerapkan pendekatan baru mereka pada beberapa masalah medis yang belum terpecahkan, termasuk pendinginan jaringan pelindung lokal, penyegelan cedera pembuluh darah, dan pencegahan “perlengketan bedah” yang tidak diinginkan pada permukaan bagian dalam tubuh yang tidak boleh saling menempel. Temuan ini dipublikasikan dalam jurnal Proceedings of the National Academy of Science.
“Film kitosan, dengan kemampuannya dalam merakit, menyempurnakan, dan melindungi hidrogel di dalam dan di luar tubuh secara efisien, membuka sejumlah peluang baru untuk menciptakan perangkat untuk pengobatan regeneratif dan perawatan bedah,” kata penulis utama dan inti pendiri Wyss Institute. anggota fakultas David Mooney. , Ph.D.
“Kecepatan, kemudahan dan efisiensi penerapannya menjadikannya alat dan komponen yang sangat serbaguna untuk proses perakitan in vivo dalam jangka waktu yang seringkali singkat selama operasi dan fabrikasi sederhana struktur biomaterial kompleks di fasilitas manufaktur,” kata Mooney. yang juga merupakan Profesor Bioteknologi Keluarga Robert P. Pinkas di SEAS.
Buat ikatan baru
Dalam beberapa tahun terakhir, tim Mooney di Wyss Institute dan SEAS mengembangkan “Perekat Tangguh”, yaitu kumpulan pendekatan pengobatan regeneratif yang menggunakan hidrogel yang dapat diregangkan untuk memfasilitasi penyembuhan luka dan regenerasi jaringan dengan melekat kuat pada permukaan jaringan lembab dan beradaptasi terhadap kerusakan jaringan mekanis. Properti.
“Perekat Tangguh dan hidrogel non-perekat yang diformulasikan secara tepat memberi kami dan peneliti lain peluang baru untuk meningkatkan perawatan pasien. Namun untuk meningkatkan fungsinya satu atau lebih langkah lagi, kami ingin dapat menggabungkan dua atau lebih hidrogel dalam rangkaian yang lebih kompleks, dan melakukannya dengan cepat, aman, dan dengan proses yang sederhana,” kata rekan penulis pertama dan mantan peneliti Wyss Benjamin Freedman, Ph.D., yang mempelopori beberapa pengembangan Tough Adhesive bersama Mooney.
“Metode yang ada saat ini untuk mengikat hidrogel atau elastomer secara instan memiliki kelemahan yang signifikan, karena metode tersebut bergantung pada perekat beracun, fungsionalisasi kimia pada permukaannya, atau prosedur rumit lainnya.”
Melalui pendekatan penyaringan biomaterial, tim mengidentifikasi film penghubung yang seluruhnya terbuat dari kitosan. Kitosan adalah polimer manis yang dapat dengan mudah diproduksi dari cangkang kitin moluska dan telah digunakan secara komersial secara luas. Misalnya, saat ini digunakan untuk pengolahan benih dan sebagai biopestisida di bidang pertanian, untuk mencegah pembusukan dalam pembuatan anggur, dalam pelapis yang dapat menyembuhkan sendiri, dan dalam penyembuhan luka.
Tim menemukan bahwa film kitosan mencapai ikatan hidrogel yang cepat dan kuat melalui interaksi kimia dan fisik yang berbeda dari metode ikatan hidrogel tradisional.
Alih-alih menciptakan ikatan kimia baru berdasarkan pembagian elektron antar atom (ikatan kovalen), yang disebabkan oleh sedikit perubahan pH, serat gula kitosan dengan cepat menyerap air di antara lapisan hidrogel dan terjerat dalam perancah polimer hidrogel, membentuk banyaknya ikatan melalui interaksi elektrostatik dan ikatan hidrogen (ikatan non-kovalen).
Hal ini menghasilkan kekuatan perekat antar hidrogel yang jauh melebihi kekuatan yang dihasilkan oleh prosedur ikatan hidrogel tradisional.
Informasi lebih lanjut:
Adhesi Kaku Sesaat Jaringan Polimer, Prosiding National Academy of Sciences (2024). DOI: 10.1073/pnas.2304643121. doi.org/10.1073/pnas.2304643121
Informasi dari buku harian:
Prosiding Akademi Ilmu Pengetahuan Nasional
+ There are no comments
Add yours