Новые составы для фиксации краев ран стало возможно создавать быстрее и эффективнее — ученые МГУ и Института органических соединений РАН установили прямую связь между химической структурой полимеров и свойствами будущего клея.
Полученные данные позволяют подбирать идеальный состав под конкретный тип раны и минимизировать образование рубцов, рассказали в пресс-службе РНФ.
Главные мысли за 1 минуту:
- Хирургический клей заменяет швы, но из-за неспособности адаптироваться к росту тканей часто оставляет рубцы.
- Ученые МГУ и ИОС РАН выяснили, как химический состав полимеров влияет на эластичность, прочность и адгезию клея.
- Короткие полимеры дают лучшее прилипание, длинные — устойчивость к разрывам. Плохо растворимые группы делают капли плотнее и увеличивают сродство к поверхностям.
- Закономерности подтверждены компьютерным моделированием; следующий шаг — проверка в лаборатории на реальных полимерных системах.
- Исследование ускорит внедрение «настраиваемых» клеев в медицинскую практику.
Проблема современных хирургических клеев
Сегодня хирурги используют клеи, чтобы не сшивать края раны — это снижает травматичность и ускоряет операцию. Однако большинство таких составов ведут себя как обычный шовный материал: они фиксируют края, но не подстраиваются под рост и движение тканей во время заживления. В результате на месте ранения образуются заметные рубцы.
Корень проблемы — в несовершенстве химической формулы. Как пояснили в Российском научном фонде, составы на основе природных полимеров более эластичны, но их разработка требует множества экспериментов: ученым приходится перебирать десятки вариантов, чтобы найти оптимальный.
Как состав влияет на свойства
Исследователи из МГУ под руководством доцента кафедры физики полимеров и кристаллов Елены Кожуновой решили упростить эту задачу. Они взяли за основу природные полимерные молекулы и изучили, как разные химические группы влияют на ключевые характеристики клея — вязкость, адгезию, эластичность и устойчивость к разрыву.
Выяснилось, что выбор полимеров напрямую зависит от медицинской задачи. Если в составе есть плохо растворимые в воде группы, капли клея становятся плотнее и лучше сцепляются с разными поверхностями. При этом одни и те же группы по-разному ведут себя в зависимости от длины полимерной цепочки.
«Если полимеры содержат плохо растворимые в воде группы, то капли становятся более плотными. Более того, такие капли обладают высоким сродством к различным поверхностям, при этом капли с короткими полимерами лучше прилипают, а с длинными — более устойчивы к механическим повреждениям и разрывам», — рассказали в фонде.
Иными словами, для разных типов ран можно подобрать разные «рецепты» клея: одним нужна максимальная фиксация, другим — эластичность, третьим — прочность на разрыв.
Перспективы для медицины
Сейчас выявленные зависимости проверены с помощью компьютерного моделирования. Ученые уже работают над синтетическими полимерами, свойства которых можно «настраивать» — менять сцепление с кожей, внутренними органами или костной тканью.
«Наше исследование поможет специалистам оптимизировать состав адгезивных смесей и выбрать наиболее подходящий для поставленной задачи. Это ускорит их внедрение в медицинскую практику, где подобные материалы очень востребованы. В дальнейшем мы планируем проверить найденные в компьютерном эксперименте закономерности на полимерных системах в лабораторных условиях», — рассказала Елена Кожунова Российскому научному фонду.
Работа опубликована в рецензируемом журнале Polymer и выполнена при поддержке РНФ.
