Пластырь, которым можно заклеить «разбитое» сердце

Химики из Гарварда создали необычный клей, который липнет к мокрым поверхностям и позволяет склеивать практически любые ткани организма человека.

«Природа часто предлагает нам элегантные пути решения обыденных проблем. Главное понимать, где нужно искать эти решения и как их можно увидеть на фоне всего остального. Мы крайне рады тому, что эта технология, родоначальником которой послужила скромная улитка, может стать основой для новых методик лечения ран и проведения хирургических операций», — рассказывает Дональд Ингбер (Donald Ingber) из Гарвардского университета (США).

Одной из главных проблем для хирургов в операционных и для военных на поле боя является то, что все существующие методы остановки кровотечений и ликвидации ран имеют большие недостатки. К примеру, «сшивание» раны хирургическими нитками требует большого количества времени, а обычный супер-клей, самое удобное и надежное средство для склеивания ран, является очень токсичным и хрупким материалом.

В последнее время ученые возлагали большие надежды на синтетические аналоги клея ракушек, при помощи которого они прикрепляются к скалам. Это вещество хорошо работает под водой, но сила его оказалась слишком небольшой для того, чтобы склеивать порванные хрящи, связки, мышцы и другие органы.

В среднем, «клей моллюсков» и другие клеевые составы, безопасные для организма, удерживают склеенные поверхности примерно в 80−100 раз хуже, чем хрящи и соединительная ткань.

Дэвид Муни (David Mooney) и его коллеги стали искать способы создания новой версии биологического «суперклея», совместимой с живыми тканями и при этом обладающей и высокой прочностью, и способной переносить многократные изгибы и растягивания.

Решение этой проблемы было найдено учеными внутри сухопутного слизня Arion subfuscus, живущего в лесах и на полях Западной и Центральной Европы. Этот слизень, как рассказывают химики, вырабатывает особую клейкую субстанцию, которая не растворяется в воде и хорошо прилипает к поверхности даже самых мокрых листьев, грибов и грунта. Подобный «супер-клей» помогает слизню выживать, так как хищники просто не могут «отлепить» его от поверхности, к которой он прицепился.

Этот клей, как рассказывают ученые, состоит из множества длинных белковых цепочек, заряженных отрицательно, а также множества коротких молекул белков, заряженных положительно и связывающих между собой длинные звенья.

Руководствуясь этой идеей, ученые создали искусственный аналог этого биоклея, используя алгинаты, длинные сахаристые волокна, извлеченные из водорослей, гидрогель на их основе и набор из положительно заряженных молекул и ионов, скреплявших нити.

Пластырь или заплатка из этого материала, как рассказывает Муни, приклеивается к поверхности кожи и прочих тканей тела тремя разными путями, формируя как прочные ковалентные связи, так и относительно слабые ионные и водородные связи. Сила этих связей, по словам ученых, была выше аналогичного параметра для связок и хрящей.

Нити алгината в данном случае исполняют сразу несколько ролей — они участвуют в формировании самых прочных связей и рассеивают энергию при растягивании или сжатии пластыря, или склеенной поверхности. Благодаря им, как показали опыты ученых, подобный пластырь можно растянуть в 14 раз и не повредить его, что выгодно отличает подобный клей от обычного суперклея и его более безопасных аналогов.

Его работу гарвардские химики проверили в самых разных условиях, склеивая разорванные мускулы крыс, кожу свиней, а также заклеив дыру в еще живом сердце поросенка, через который ученые прокачивали кровь на протяжении нескольких десятков минут. Дальнейшие опыты показали, что подобные «заплатки» не вызывают раздражения, некроза и других негативных последствий при их имплантации внутрь тела на протяжении нескольких недель.