Создан клей для разбитых сердец
У всех существующих методов остановки кровотечений и сшивания ран есть недостатки. Сшивание раны хирургическими нитками требует большого количества времени, а обычный суперклей, самое удобное и надежное средство для склеивания ран, очень токсичен и ненадёжен. В последние годы ученые возлагали большие надежды на синтетические аналоги клея ракушек, при помощи которого они прикрепляются к скалам. Это вещество хорошо работает под водой, однако сила его оказалась слишком недостаточной для того, чтобы склеивать порванные хрящи, связки, мускулы и другие органы.
В среднем «клей моллюсков» и подобные клеевые составы, безопасные для организма, удерживают склеенные поверхности примерно в 80−100 раз хуже, чем хрящи и соединительная ткань. Это делает такие составы абсолютно бесполезными для проведения операций, так как склеенные ими раны или кости будут постоянно открываться или ломаться от резких движений.
Подобные соображения вынудили Дэвида Муни (David Mooney) и его коллег искать другие варианты нового биологического суперклея, совместимого с живыми тканями и при этом очень прочного, способного переносить многократные изгибы и растяжения.
Решение этой проблемы было найдено учеными в организме сухопутного слизня Arion subfuscus, который живёт 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 суперклей помогает слизню выживать: хищники не могут отлепить его от поверхности, к которой он прицепился.
Клей слизня 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, скрепляющих нити.
Пластырь или заплатка из этого материала, как рассказывает Муни, приклеивается к поверхности тела тремя разными путями, формируя как прочные ковалентные связи, так и относительно слабые ионные и водородные. Сила этих связей, по словам ученых, была выше аналогичного параметра для связок и хрящей.
Нити алгината в данном случае выполняют 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 которое 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.
Этот материал, как предполагают ученые, можно использовать и для других целей — создания «липких роботов» и специальных капсул, которые могли бы прикрепляться к определенным точкам внутри организма и постепенно высвобождать лекарство.
Исследование опубликовано в журнале Science.
