Исследование, проведенное французскими учеными, может совершить переворот в хирургической практике и регенеративной медицине. Группа во главе с Людвиком Ляйблером (Ludwik Leibler) из Национального центра научных исследований (Le Centre national de la recherche scientifique) и Высшей школы промышленной физики и химии города Парижа (École supérieure de physique et de chimie industrielles de la ville de Paris) и Дидье Летурнёром (Didier Letourneur) из Национального института здоровья и медицинских исследований (Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale, INSERM) и Парижского университета им. Дидро (Paris Diderot University – Paris 13), только что продемонстрировала, что явление адгезии и водные растворы наночастиц могут быть использованы в живом организме для восстановления мягких тканей и паренхиматозных органов.

Разработанный исследователями простой в использовании метод склеивания тканей уже протестирован на крысах. При нанесении на кожу раствор закрывает глубокие раны за несколько секунд, обеспечивая эстетичное и качественное заживление. Кроме того, он успешно восстанавливает органы, которые трудно шить, такие как печень. Наконец, раствор наночастиц позволяет прикреплять медицинские устройства к бьющемуся сердцу, демонстрируя возможности данного метода в доставке лекарств и механическом укреплении тканей.

Cвою новую концепцию склеивающих гелей для биологических тканей с использованием наночастиц Людвик Ляйблер и его коллеги опубликовали в декабре прошлого года в журнале Nature. Принцип прост: содержащиеся в растворе наночастицы, нанесенные на поверхности, которые нужно склеить, связываются с молекулярной сетью геля (или ткани). Это явление называется адсорбцией. В то же время гель (или ткань) связывает между собой наночастицы. В результате между двумя поверхностями образуются мириады связей. Этот адгезивный процесс, идущий без химических реакций, занимает всего несколько секунд. Чтобы показать, что их метод способен революционизировать клиническую практику, ученые провели ряд экспериментов на крысах, результаты которых описали в статье, опубликованной на сайте журнала Angewandte Chemie.

В первом эксперименте исследователи сравнили два метода закрытия глубокой кожной раны – традиционное наложение швов и нанесение с помощью кисти водного раствора наночастиц. Последний способ прост в использовании и быстро закрывает кожную рану до момента ее полного заживления без воспаления или некроза. Шрам почти незаметен.

Схема первого эксперимента, проведенного на крысах: глубокая кожная рана закрыта путем нанесения водного раствора наночастиц. 1-ый этап: кожная рана;
2-ой этап: нанесение раствора; 3-ий этап: соединение краев раны давлением; 4-ый этап: закрытая рана. Рана закрывается в течение 30 секунд.
(Фото: © “Matière Molle et Chimie” Laboratory (CNRS/ESPCI Paris Tech))

Во втором эксперименте, тоже на крысах, исследователи применили свой раствор на паренхиматозных органах (к таковым относятся, в частности, печень, легкие, селезенка), на которые трудно наложить швы, так как при прохождении через мягкую ткань хирургическая игла просто разрывает ее. На сегодня ни один из применяемых гелей нельзя назвать ни достаточно надежным и прочным, ни безвредным для организма. Глубокую рану в печени с тяжелым кровотечением исследователи закрыли, нанеся водный раствор наночастиц и прижав друг к другу края раны. Эти манипуляции привели к быстрой остановке кровотечения. Для остановки кровотечения при иссечении доли печени исследователи также использовали наночастицы: они наклеили на рану пленку, покрытую наночастицами. В обоих случаях функция органа была сохранена, и животные выжили.

Наклеивание пленки с целью остановки кровотечения – это только один из примеров возможностей, открываемых адгезией, обусловленной присутствием наночастиц. Исследователи добились успеха и в совершенно иной области: их наночастицы были использованы для прикрепления биоразлагаемой мембраны, применяемой в сердечной клеточной терапии. Это удалось сделать, несмотря на существенные механические ограничения, обусловленные сокращениями сердца. Таким образом, они показали, что прикрепить различные медицинские устройства к органам и тканям для терапии, восстановления или механического укрепления – вполне выполнимая задача.

Широчайший потенциальный спектр клинических приложений делает этот метод уникальным. Он прост, легок в применении, а используемые наночастицы (диоксид кремния, оксиды железа) метаболизируются организмом. Его легко интегрировать в текущие исследования процессов ранозаживления и тканевой регенерации и использовать для развития регенеративной медицины.

Оригинальная статья

Organ Repair, Hemostasis, and In Vivo Bonding of Medical Devices by Aqueous Solutions of Nanoparticles