Skräddarsytt nano-gummi kan ersätta mänsklig vävnad

Inom utvecklingen av medicintekniska produkter finns en stor efterfrågan på nya kroppsliknande material som är lämpliga att föra in i kroppen. Sådana ingrepp kan innebära stora risker då de bland annat kan leda till svåra infektioner, och det faktum att många av dagens använda substanser, som till exempel Botox är mycket giftiga, visar på behovet av att finna nya, bättre anpassande material.

I den nya studien har Chalmersforskarna utvecklat ett material som enbart består av komponenter som visat sig fungera väl i kroppen.

Utgick från plexiglas

Grunden är den samma som i plexiglas, ett material som är vanligt i medicintekniska applikationer. Komponenterna har designats om, och genom så kallad nanostrukturering har det patentskyddade materialet fått helt nya, unika egenskaper. Forskarnas initiala intention var att ta fram ett hårt benliknande material, men de möttes av överraskande resultat.

– Vi blev verkligen förvånande över att materialet kunde bli så mjukt, flexibelt och extremt elastiskt. Att det inte skulle fungera som ett benersättningsmaterial blev tydligt men de nya och oväntade egenskaperna gjorde vår upptäckt minst lika spännande, säger Anand Kumar Rajasekharan, doktor i kemi och en av forskarna bakom studien.

Resultaten visade att det nya gummiliknade materialet har unika egenskaper som är lämpliga för många användningsområden. Nu ser forskarna stora möjligheter att tillämpa det brett inom medicintekniken.

– Den första vi tittar på nu är urinkatetrar. Eftersom materialet går att göra på ett sätt som förhindrar att bakterier kan växa på ytan är det mycket väl anpassat för den här typen av applikationer säger Martin Andersson, forskningsledare för studien och professor i kemi på Chalmers.

Strukturen på det nya nano-gummit gör att det kan ytbehandlas på ett sätt som gör det antibakteriellt på ett naturligt, icke toxiskt vis. Det uppnås genom att binda in små proteiner (antibakteriella peptider) som utgör en naturlig del av vårt immunsystem. I sin tur kan detta minska användandet av antibiotika och på så sätt kan det nya materialet även bli en del i att bekämpa antibiotikaresistens.

Kan injiceras i kroppen och ersätta brosk

Eftersom det nya materialet går att injicera och föras in med titthålskirurgi kan det också bidra till att minska behovet av operationer för att återbygga delar av kroppen. Injiceringen kan ske genom en vanlig kanyl eller med så kallad 3D-printing för att få bestämda strukturer. Dess flexibilitet kan styras, så det efterliknar mänskligt brosk och det kan injiceras som en trögflytande vätska för att sedan bilda sin elastiska struktur på plats i kroppen.

– Det finns många sjukdomar där brosket bryts ned och ben möter ben, vilket innebär stor smärta för den som drabbats, fortsätter Martin Andersson.

Ytterligare en av fördelarna med materialet, är att det innehåller ordnade nanoporer och kan därför laddas med läkemedel för att förbättra dess inläkning. Det blir möjligt att göra en lokal behandling och därigenom går det att undvika att behandla hela kroppen vilket kan minska problem med medicinska bieffekter. Då det är giftfritt (icke toxiskt) fungerar det utmärkt som ifyllnad. Forskarna ser därför plastikkirurgi som ytterligare ett mycket intressant användningsområde för nano-gummit.

– Jag jobbar nu heltid med att ta forskningen vidare ut i industrin, genom vårt nystartade bolag Amferia och märker att det finns ett stort och tydligt intresse för materialet. Det känns fantastiskt bra och lovar gott för att vi ska uppnå vårt mål med forskningen – att skapa reell nytta, säger Anand Kumar Rajasekharan.

Vetenskaplig artikel:

Tough Ordered Mesoporous Elastomeric Biomaterials Formed at Ambient Conditions. ACS Nano

Kontakt:

Martin Andersson, professor i kemi, martin.andersson@chalmers.se

Anand Kumar Rajasekharan, doktor i kemi och vd för bolaget Amferia, anandk@amferia.com