چسب نواری که روی میز کار هر مهندسی قرار می گیرد، یک راه حل سریع و قابل اعتماد برای ترک ها و پارگی ها در بسیاری از مواد ساختاری است. مهندسان MIT در حال حاضر نوعی نوار چسب جراحی ایجاد کرده‌اند – یک چسب چسبنده قوی، انعطاف‌پذیر و زیست سازگار که می‌تواند به راحتی و به سرعت روی بافت‌ها و اندام‌های بیولوژیکی اعمال شود تا به مهر و موم کردن اشک‌ها و زخم‌ها کمک کند.
چسب جدید مانند نوار چسب از یک طرف چسبناک و از طرف دیگر صاف است. در فرمول فعلی خود، این چسب برای مهر و موم کردن نقص در دستگاه گوارش، که مهندسان آن را به عنوان نوار چسب بیولوژیکی خود بدن توصیف می کنند، هدف قرار می گیرد.
در آزمایش‌های متعدد، تیم نشان داده است که این چسب می‌تواند به سرعت به پارگی‌های بزرگ و سوراخ‌هایی در روده بزرگ، معده و روده‌های مدل‌های مختلف حیوانی بچسبد. این چسب در عرض چند ثانیه به شدت به بافت ها می چسبد و بیش از یک ماه باقی می ماند. همچنین انعطاف پذیر است، می تواند در حین بهبودی با یک عضو فعال منبسط و منقبض شود. هنگامی که آسیب به طور کامل بهبود یافت، لکه به تدریج بدون ایجاد التهاب یا چسبیدن به بافت های اطراف تخریب می شود.
این تیم تصور می کند که چسب چسبنده جراحی روزی می تواند در اتاق های عمل ذخیره شود و به عنوان یک جایگزین سریع و مطمئن یا تقویت کننده برای بخیه های دست دوخته شده برای ترمیم نشت و پارگی در روده و سایر بافت های بیولوژیکی استفاده شود.
Hyunwoo Yuk، دانشمند پژوهشی در بخش مهندسی مکانیک MIT می‌گوید: «ما فکر می‌کنیم که این نوار جراحی یک فناوری پایه خوب برای تبدیل شدن به یک محصول واقعی و بدون قفسه است. جراحان می توانند از آن استفاده کنند، همانطور که از نوار چسب در دنیای غیرجراحی استفاده می کنند. نیازی به آماده سازی یا مرحله قبلی ندارد. فقط آن را بیرون بیاورید، باز کنید و استفاده کنید.»
نوار چسب جراحی جدید بر اساس طرح 2019 تیم برای نوار دو طرفه ساخته شده است . آن تکرار اولیه شامل یک لایه منفرد بود که از هر دو طرف چسبناک بود و برای اتصال دو سطح مرطوب به هم طراحی شده بود این چسب از پلی اکریلیک اسید، ماده جاذب موجود در پوشک ساخته شده است، که به صورت خشک استفاده می شود و در تماس با سطح یا دستمال مرطوب، رطوبت را جذب می کند و به طور موقت به بافت می چسبد. محققان استرهای NHS، ترکیبات شیمیایی که می‌توانند با پروتئین‌های موجود در بافت متصل شوند و پیوندهای قوی‌تری ایجاد کنند، در این ماده مخلوط کردند. در نهایت، آنها چسب را با ژلاتین یا کیتوزان تقویت کردند مواد طبیعی که شکل نوار را حفظ می کردند.
محققان دریافتند که نوار دو طرفه بافت های مختلف را به شدت به یکدیگر متصل می کند. اما هنگام مشاوره با جراحان، آنها متوجه شدند که یک نسخه یک طرفه ممکن است تأثیر عملی تری داشته باشد.
وو می‌گوید: «در موقعیت‌های عملی، چسباندن دو بافت به هم معمول نیست اندام‌ها باید از یکدیگر جدا باشند. یک پیشنهاد استفاده از این عنصر چسبنده برای ترمیم نشت و نقص در روده بود.جراحان به طور معمول نشت و پارگی در دستگاه گوارش را با بخیه های جراحی ترمیم می کنند. اما دوخت بخیه ها نیاز به دقت و آموزش دارد و بعد از جراحی، بخیه ها می توانند باعث ایجاد اسکار در اطراف آسیب شوند. بافت بین بخیه ها نیز ممکن است پاره شود و باعث نشت ثانویه شود که می تواند منجر به سپسیس(Septicemia) شود ما فکر کردیم شاید بتوانیم عنصر چسبنده خود را به محصولی برای ترمیم نشت‌های روده تبدیل کنیم، شبیه به آب‌بندی لوله‌ها با نوار چسب. “این ما را به سمت چیزی بیشتر شبیه نوار یک طرفه سوق داد.”
محققان ابتدا دستور چسب خود را تنظیم کردند و ژلاتین و کیتوزان را با یک هیدروژل با ماندگاری بیشتر – در این مورد، پلی وینیل الکل جایگزین کردند. این تعویض چسب را به مدت بیش از یک ماه از نظر فیزیکی پایدار نگه داشت، به اندازه کافی برای بهبود آسیب معمولی روده. آنها همچنین یک لایه رویی ثانویه و نچسب اضافه کردند تا از چسبیدن وصله به بافت اطراف جلوگیری شود. این لایه از پلی اورتان زیست تخریب پذیر ساخته شده است که تقریباً همان کشش و سفتی بافت طبیعی روده را دارد.
یوک می‌گوید: «ما نمی‌خواهیم پچ ضعیف‌تر از بافت باشد، زیرا در غیر این صورت خطر ترکیدن آن وجود دارد. ما همچنین نمی‌خواهیم سفت‌تر باشد زیرا حرکت پریستالتیک در روده را که برای هضم ضروری است محدود می‌کند.»
در آزمایش‌های اولیه، این چسب به بافت‌ها می‌چسبید، اما همچنین مانند پوشک کاملا مرطوب و مبتنی بر هیدروژل، متورم شد. این تورم باعث کشیدگی نوار و پارگی زیرین آن شد.
یوک می گوید: «این تقریباً یک مشکل غیرممکن بود زیرا هیدروژل به طور طبیعی متورم می شود. اما ما یک ترفند ساده انجام دادیم: لایه چسب را کمی از قبل کشش دادیم، سپس لایه غیرچسبنده را وارد کردیم، به طوری که وقتی روی یک دستمال اعمال می شود، این پیش کشش تورم را از بین می برد.
سپس تیم آزمایشاتی را برای آزمایش خواص و عملکرد پچ انجام داد. هنگامی که پچ در یک کشت با سلول های اپیتلیال انسان قرار داده شد، سلول ها به رشد خود ادامه دادند و نشان داد که این چسب زیست سازگار است. هنگامی که این چسب در زیر پوست موش ها کاشته شد، پس از حدود 12 هفته، بدون اثرات سمی، تجزیه زیستی شد.
محققان همچنین این وصله را روی نقایص موجود در روده بزرگ و معده حیوانات اعمال کردند و دریافتند که با بهبودی کامل جراحات، پیوند محکمی را حفظ می کند. همچنین در مقایسه با ترمیم هایی که با بخیه های معمولی انجام می شود، کمترین اسکار و التهاب ایجاد کرد.
در نهایت، تیم پچ را روی نقص روده بزرگ در خوک‌ها اعمال کردند و مشاهده کردند که حیوانات به تغذیه عادی خود ادامه می‌دهند، بدون تب، بی‌حالی یا سایر اثرات نامطلوب سلامتی. پس از چهار هفته، نقایص به طور کامل بهبود یافتند، بدون هیچ نشانه ای از نشت ثانویه.
روی هم رفته، آزمایش‌ها نشان می‌دهند که چسب جراحی به طور بالقوه می‌تواند آسیب‌های گوارشی را به طور بالقوه ترمیم کند و می‌تواند به آسانی نوارچسب تجاری استفاده شود. Yuk و Zhao در حال توسعه بیشتر چسب از طریق یک استارتاپ جدید هستند و امیدوارند که مجوز FDA را برای آزمایش این پچ در تنظیمات پزشکی دنبال کنند.
ما در حال مطالعه یک مشکل مکانیکی اساسی، چسبندگی، در یک محیط بسیار چالش برانگیز، در داخل بدن هستیم. ژائو می‌گوید سالانه میلیون‌ها عمل جراحی در سراسر جهان برای ترمیم نقایص گوارشی انجام می‌شود و میزان نشت در بیماران پرخطر تا 20 درصد است. این نوار می تواند این مشکل را حل کند و به طور بالقوه جان هزاران نفر را نجات دهد.»
Materials provided by Massachusetts Institute of Technology. Original written by Anne Trafton, MIT News. Note: Content may be edited for style and length.
