Чтобы закрыть рану, хирурги, кроме специальных игл и ниток, используют еще и клей, тоже специальный. Часто хирургические клеи делают на основе цианоакрилата, который малотоксичен, легко прилипает к живым тканям и быстро полимеризуется и твердеет.
Однако новый клеящий материал, описанный в Science, по словам авторов статьи, по многим параметрам превосходит все прочие медицинские клеящие средства.
Исследователи из Института Вайсса при Гарвардском университете сделали аналог вещества, которое выделяет темный слизень Arion subfuscus. Его слизь состоит из длинных полимеров, связанных двумя типами связей: ковалентными и ионными.
Как известно, ковалентная связь, когда атомы передают электроны как бы в совместное владение друг другу, прочнее, чем ионная связь, когда один атом просто отдает электроны другому. Такое сложное химическое устройство делает слизь этого моллюска одновременно эластичной и прочной – оторвать слизня, приклеившегося к субстрату, довольно непросто.
Искусственный аналог представляет собой двуслойный гидрогель, в котором альгинатно-полиакриламидная основа поддерживает клеящий слой, состоящий из положительно заряженных молекул. Молекулы эти проникают в биологическую ткань, притягиваются к клеткам за счет электростатических сил и дополнительно связываются с ними за счет ковалентных связей – в результате клей оказывается довольно прочным.
Эластичность же придает та самая основа: клеящие молекулы частично погружены в нее, и, когда на склеенную поверхность действуют механические силы, они передаются именно в поддерживающий слой – некоторые связи, объединяющие молекулы первого и второго слоя, разрушаются, но в целом вся полимерно-клеевая заплатка растягивается, но не рвется.
По словам исследователей, их клей выдерживает в три раза большее напряжение, чем все прочие материалы подобного рода, и может растягиваться в 14 раз, а если разрывы все-таки в какой-то момент случаются, то гидрогель, хотя и разорванный, не отклеивается от поверхности.
Гидрогелевый пластырь испытали на свиньях, у которых склеивали самые разные органы и ткани: кожу, хрящи, кровеносные сосуды, печень и живое сердце – и на работающем сердце заплатка нормально держалась, даже если ее приклеивали к поверхности, залитой кровью.
В экспериментах с крысами удалось показать, что новый клей останавливает кровотечение ничуть не хуже, чем прочие клеи. Более того, если при использовании обычных клеящих материалов порой случается отмирание тканей с появлением рубцов, то с новой «слизеобразной» заплаткой ничего такого не случалось – тканям она никак не вредил.
Конечно, тут еще предстоят клинические испытания, но есть надежда, что в скором времени внешние и внутренние повреждения медики смогут склеивать более надежным и более безопасным клеем.
Автор: Кирилл Стасевич