Паразитический червь вдохновил на создание липкой медицинской ленты

Предположим, вы хотите создать медицинское полотно нового поколения. Вам нужно что-то, что будет удерживать кожу и другие органы вместе, пока они заживут. Вы хотите, чтобы это было удобнее, чем наложение швов, и менее жестоко, чем скобки. Он должен легко прилипать, крепко держаться и безболезненно сниматься.

Есть место и похуже для поиска вдохновения, чем кишки рыбы.

В кишечнике рыб обитает группа паразитов, называемых колючими червями, или скребнями. Их наиболее отличительной особенностью является морда, покрытая шипами, которую червь вонзает в стенки кишечника своего хозяина. Оказавшись внутри, он сокращает две мышцы, и длинная морда быстро раздувается в луковицу, фиксируя червя на месте. Прикрепленный паразит теперь может глубоко пить из реки питательных веществ, омывающей его, поглощая их через кожу.

Для рыбы колючая голова червя представляет опасность для здоровья. Для Джеффри Карпа это было чем-то, чему можно подражать. Его команда в Женской больнице имени Бригама в Бостоне много лет потратила на разработку медицинских клеев, постоянно черпая вдохновение в природе. В 2008 году, например, они разработали липкую ленту на основе лапок геккона. А в прошлом году они создали искусственные микроиглы на основе игл дикобраза, структура которых позволяет им легко втыкаться в плоть, но трудно вытащить их обратно.

Гекконы, как известно, липкие, а дикобразы, как известно, колючие, но Карп также понял, что у паразитов должны быть фантастические способы прикрепляться к своим хозяевам. Так он познакомился с колючими червями и, в частности, с одним видом — Pomphoryhnchus laevis.

Член команды Карпа Сын Юн Ян имитировал крючки П.лаевиса, создав двухслойные микроиглы. Они имеют жесткую конусообразную сердцевину из полистирола, покрытую мягким внешним слоем из полиакриловой кислоты — абсорбирующего химического вещества, используемого в одноразовых подгузниках. Когда иглы пронзают плоть, сердцевины остаются прежними, а внешние слои быстро впитывают воду и набухают, как морда П.лаевиса. Опухшие кончики похожи на наконечники стрел, фиксирующие все иглы на месте. Если повязка или кусок ленты покрыты этими иглами, они легко скрепят два куска ткани вместе.

По мнению Карпа, наиболее очевидным применением игл на основе червей является удержание кожных трансплантатов на месте. Эти участки кожи часто используются для закрытия зияющих ран от ожогов, травм или серьезных операций. На данный момент большинство хирургов прикрепляют их к пациентам, сшивая скобами или сшивая по краям. Но у этих методов есть проблемы.

В частности, скобы проникают настолько глубоко, что могут повредить ткани, кровеносные сосуды и нервы. В разорванной ткани образуется отверстие, ширина которого немного превышает ширину скобы, что обеспечивает легкий доступ для инфекционных бактерий. А поскольку скобы накладываются только по краям, жидкость может скапливаться в центральном пространстве и препятствовать слиянию трансплантата с подлежащей кожей.

Напротив, пластыри на основе червей постоянно контактировали с любой плотью, на которой они находились. Они практически не повреждают подлежащие ткани, а набухшие кончики автоматически запечатывают любые отверстия, которые они создают, предотвращая проникновение бактерий. Они также прочнее современных клеев. Когда Ян изготовил пластыри из 100 игл и протестировал их на коже и кишечнике мертвых свиней, для их выдергивания потребовалось более чем в три раза больше силы, чем для обычно сшиваемых трансплантатов.

Иглы Карпа имеют и другие преимущества. В отличие от швов, их легко накладывать и, в отличие от большинства повязок и пластырей, они одинаково хорошо действуют как на сухих, так и на влажных поверхностях. Это означает, что их также можно использовать внутри тела, чтобы удерживать сухожилия или связки на месте или герметизировать утечки в кишечнике или легких. «Это мог бы быть универсальный клей для мягких тканей», — говорит Карп.

Другие группы пытались создать пластыри с микроиглами, которые выполняли бы ту же работу, но они, как правило, были жесткими и могли проникать в кожу. Это означает, что неловкие движения могут сломать иглы внутри тела пациента. Напротив, Карп говорит: «Система червей при входе жесткая, но после набухания можно вращать пластыри без какой-либо поломки микроигл».