Slug-inspired bio-glue binds like cartilage / La bio-colla ispirata alla lumaca si lega come la cartilagine.

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

(Credit: Wyss Institute at Harvard University)


A team of Harvard engineers has developed a new bio-glue inspired by slugs that has a range of potential medical applications.
The research was carried out by members of Harvard’s Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering and John A Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS). Seeking to improve on current medical adhesives, the team was inspired by the slug, which secretes a special mucus when threatened that helps it stay fixed to its surface.
Previous studies had shown the mucus was formed of a tough matrix interspersed with positively charged proteins. This inspired the Harvard team to create a double-layered hydrogel, consisting of an alginate-polyacrylamide matrix. The matrix then supports an adhesive layer that has positively charged polymers protruding from its surface.
These polymers form a triple bond with biological surfaces: via electrostatic attraction, covalent bonds and physical penetration. According to the team, the hydrogel’s strength and flexibility come from a combination of the polymers and the supporting matrix.
“Most prior material designs have focused only on the interface between the tissue and the adhesive,” said first author Jianyu Li, a former postdoctoral fellow at the Wyss Institute and now an assistant professor at McGill University.
“Our adhesive is able to dissipate energy through its matrix layer, which enables it to deform much more before it breaks.”
The researchers tested the hydrogel on a variety of pig tissues, including skin, heart, artery and liver. They found the adhesive was not only biocompatible but could bind tissues with a strength similar to cartilage, even when they were wet. The gel was used to bond implants in rats for two weeks and to seal a hole in a pig heart that was put through thousands of cycles of stretching.
According to its creators, the bio-glue has potential to be used in medical patches for surface wounds, as well as an injectable solution for deeper injuries. It could also be used to attach medical devices to their target structures, such as an actuator to support heart function.
“We can make these adhesives out of biodegradable materials, so they decompose once they’ve served their purpose,” said study co-author Adam Celiz, who is now a lecturer at Imperial College London’s Department of Bioengineering.
“We could even combine this technology with soft robotics to make sticky robots, or with pharmaceuticals to make a new vehicle for drug delivery.”

ITALIANO

Un gruppo di ingegneri di Harvard ha sviluppato una nuova bio-colla ispirata alla lumaca che presenta una gamma di potenziali applicazioni mediche.
La ricerca è stata condotta da membri dell'Istituto Wyss di Harvard per l'Ingegneria Biologicamente Ispirata e John A Paulson School of Engineering e Scienze Applicate (SEAS). Alla ricerca di migliorare gli adesivi medici correnti, il gruppo è stato ispirato dalla lumaca, che secerne un muco speciale quando minacciato che lo aiuta a rimanere fisso alla sua superficie.
Precedenti studi avevano mostrato che il muco è stato formato da una matrice dura inervallato con proteine ​​positivamente cariche. Questo ha ispirato il gruppo di Harvard per creare un idrogel a doppio strato, costituito da una matrice di alginato-poliacrilammide. La matrice quindi supporta uno strato adesivo che ha polimeri positivi che sporgono dalla sua superficie.
Questi polimeri costituiscono un legame triplo con superfici biologiche: attraverso l'attrazione elettrostatica, i legami covalenti e la penetrazione fisica. Secondo il gruppo, la forza e la flessibilità dell' idrogel provengono da una combinazione dei polimeri e della matrice di supporto.
"La maggior parte dei progetti dei materiali precedenti si sono concentrati solo sull'interfaccia tra il tessuto e l'adesivo", ha affermato il primo autore Jianyu Li, ex collega postdoctorale presso l'Istituto Wyss e ora professore assistente presso la McGill University.
"Il nostro adesivo è in grado di dissipare l'energia attraverso il suo strato di matrice, che gli permette di deformare molto di più prima che si rompe".
I ricercatori hanno testato l'idrogel su una varietà di tessuti di suini, tra cui la pelle, il cuore, l'arteria e il fegato. Hanno trovato che l'adesivo non era solo biocompatibile ma potrebbe legare i tessuti con una resistenza simile alla cartilagine, anche quando erano bagnati. Il gel è stato usato per legare gli impianti nei ratti per due settimane e per sigillare un foro in un cuore di maiale che ha funzionato attraverso migliaia di cicli di allungamento.
Secondo i suoi creatori, la bio-colla ha un potenziale per essere utilizzato in cerotti medici per ferite superficiali, nonché una soluzione iniettabile per lesioni più profonde. Può anche essere utilizzato per collegare dispositivi medici alle strutture di destinazione, ad esempio un attuatore per supportare la funzione cardiaca.
"Possiamo realizzare questi adesivi da materiali biodegradabili, quindi si decompongono una volta che hanno raggiunto il loro scopo", ha detto il co-autore di studio Adam Celiz, che è ora docente presso il Dipartimento di Bioingegneria dell'Imperial College di Londra.
"Potremmo anche combinare questa tecnologia con la robotica morbida per fare robot appiccicosi, o con prodotti farmaceutici per creare un nuovo veicolo per il rilascio di farmaci".

Da:

https://www.theengineer.co.uk/slug-bio-glue-binds-cartilage/?cmpid=tenews_3734218&adg=CA40D8F0-63B9-4BE1-90A0-3379B1DDE40E