Университет штата Северная Каролина (США) разработал принципиально новую методику создания 3D-печатных предметов, которую назвал четырёхмерной печатью. Всё началось с того, что инженеры придумали металлический гель с высокой электропроводностью, из которого можно делать разнообразные фигуры. Однако затем они поняли, что при помощи времени и света можно манипулировать уже созданной конструкцией.

Начали с металлического геля, который создали, поместив в раствор микронных частиц меди небольшое количество индия и галлия, которые остаются жидкими при комнатной температуре. При перемешивании этой смеси частицы жидкого металла и меди прилипают друг к другу и образуют сетку внутри водного раствора. Таким образом, частицы меди не оседают в растворе, а распределяются равномерно по всему материалу, образуя электрические пути.

Полученный гель можно использовать в качестве чернил в 3D-печати, а если дать фигуре высохнуть при комнатной температуре, фигура станет ещё твёрже. Однако, когда исследователи попробовали нагреть уже напечатанный объект, они открыли интересную вещь: можно изменять выравнивание частиц, тем самым меняя и форму.

К примеру, если напечатать цилиндрический объект и поместить его под тепловую лампу при температуре 80 ° С, быстрое высыхание вызывает структурную деформацию. И поскольку деформация предсказуема, можно менять форму уже напечатанного предмета сколько угодно, создавая сложные рисунки и конструкции. Методика была названа четырёхмерной, поскольку к традиционным трём измерениям прибавляется время — ещё один инструмент, который можно использовать для создания различных структур.

• Телеграм
• Дзен
• Подписывайтесь на наши каналы и первыми узнавайте о главных новостях и важнейших событиях дня.

В подавляющем большинстве случаев обычные повязки просто прикрывают рану, иногда задерживая распространение болезнетворных бактерий. Новая же система PAINT предлагает совершенно уникальную методику, в рамках которой обыкновенная авторучка наносит на раны желатиновые заживляющие чернила.

Технология была разработана в китайском Нанкинском университете, а название PAINT является аббревиатурой названия «портативные биоактивные чернила для заживления тканей» (portable bioactive ink for tissue healing). Система устроена очень просто и основана на ручке для 3D-печати, которая содержит гель альгината натрия и внеклеточные везикулы.

Везикулы обыкновенно вырабатываются лейкоцитами в нашем теле, а при повреждениях устремляются к ране, уменьшая воспаление и стимулируя образование новых кровеносных сосудов. Субстрат из везикул смешивается с гелем на кончике пера, образуя стойкие вязкие чернила, которые можно выдавить в надрезы любой формы и размера.

Разработчики уже провели тестирование на эпителиальных клетках человека и убедились, что «чернила» действительно ускоряют процесс заживления, способствуя образованию новых кровеносных сосудов. Кроме того, создатели методики обнаружили, что PAINT увеличивает выработку коллагеновых волокон, которые являются основным строительным материалом кожи. В экспериментах на животных раны полностью зажили через 12 дней, однако пока неизвестно, когда начнутся испытания на людях.

• Телеграм
• Дзен
• Подписывайтесь на наши каналы и первыми узнавайте о главных новостях и важнейших событиях дня.

Врачи уже давно ищут способы победы над глиобластомой, агрессивной формой рака головного мозга, которая обычно лечится хирургическим путём, однако в большинстве случаев даёт рецидив. Дело в том, что даже, если операцию проведёт лучший хирург, из-за деликатности места остаются крохотные частицы опухоли, которые в будущем дают метастазы.

Поэтому учёные из Университета Джонса Хопкинса (США) разработали особый гель, который может заполнять микроскопические полости в головном мозге и убивать оставшиеся после операции раковые клетки. Разработка изготовлена из нанофиламентов, — нитевидных белков, содержащих препарат паклитаксел, который давно используется для лечения других форм рака.

Благодаря своей структуре гель легко проникает в укромные уголки и равномерно распределяется в полостях, высвобождая антитело aCD47. Это антитело стимулирует макрофаги, клетки иммунной системы, нацеливая их на уничтожение опухолей.

Гель-терапия уже прошла тестирование на мышах и показала 100-процентную эффективность в сочетании с хирургическим вмешательством. Правда, обычная инъекция геля в мозг без предварительного удаления опухоли помогла лишь в 50% случаев, однако в комбинации с операцией гель также стимулирует иммунитет, делая рак более уязвимым для защитных сил организма. Поэтому теперь команда намеревается провести клинические испытания на людях.

• Телеграм
• Дзен
• Подписывайтесь на наши каналы и первыми узнавайте о главных новостях и важнейших событиях дня.

Для того, чтобы роботы могли выполнять сложную работу, они должны быть мягкими, поэтому инженеры из Университета Карнеги — Меллона (США) разработали новый материал, — гибкий, электропроводящий и способный к саморемонту. Это вещество состоит из желеобразного поливинилового спирта и бората натрия, а в эту смесь встроены микрохлопья серебра и капли жидкого галлия.

Чтобы гель не высыхал, разработчики пропитали его этиленгликолем, а затем испытали несколько раз. В первом случае, инженеры сконструировали робота-улитку с мягким телом, а затем продемонстрировали на ней, как материал способен восстанавливаться. Когда гелевую основу разрезали пополам, скорость улитки упала более чем на 50%, однако, как только концы слиплись обратно, скорость вновь увеличилась до 68% от изначальной.

После этого две полоски геля использовали, чтобы запитать двигатель игрушечной машинки, а затем протестировали материал в качестве электродов для получения показаний электромиографии (ЭМГ). Все эти тесты увенчались полным успехом, поскольку материал оказался не только устойчивым, но и способным проводить электрический ток, а также растягиваться до 400% от своей длины.

Разработчики считают, что их изобретение поможет во многих областях, — например, чтобы использовать его в качестве биоэлектрода на теле человека, или создавать роботов с мягким телом, которые наблюдают за труднодоступными местами. Показанная улитка может следить за качеством воды в трубах и водоёмах, а если сделать аналогичного слизняка, он бы мог ползать по домам и уничтожать плесень.

• Телеграм
• Дзен
• Подписывайтесь на наши каналы и первыми узнавайте о главных новостях и важнейших событиях дня.

После сердечно-сосудистых событий, таких как инфаркт, повреждённые ткани сердца зарастают несокращающейся рубцовой тканью, что обычно провоцирует развитие хронических заболеваний, — например, сердечной недостаточности. В конечном счёте, последствия после сердечных приступов приводят к инвалидности, поэтому учёные из Калифорнийского университета (США) изобрели инновационный биоматериал, который помогает сердцу заживать.

Разработка предназначена для введения прямо в повреждённые участки сердца, где гель формирует каркасную структуру. После этого в гель врастают сердечные клетки и образуют нормальную мышечную ткань вместо рубцовой. Сам гель команда разработала ещё давно, однако почти десять лет потратила на то, чтобы понять, как безопасно вводить биоматериал в сердце, поскольку грубое вмешательство представляет слишком большой риск для ослабленного органа. 

Проблему попытались обойти, уменьшив размер отдельных частиц геля, чтобы его можно было вводить прямо в кровеносные сосуды, ведущие к сердцу. Идея заключалась в том, что частицы геля должны пройти через крошечные промежутки в стенках кровеносных сосудов, откуда они уже попадают в повреждённую сердечную ткань.

Тестирование на крысах и свиньях показало, что благодаря гелю повреждённые кровеносные сосуды действительно заживают быстрее, а это позволяет восстановить нормальный приток крови к сердечной ткани и уменьшить воспаление. В свою очередь, чем слабее воспалительная реакция, тем меньше образуется рубцовой ткани.

Тем не менее, гель застревает в промежутках между клетками, поэтому он нуждается в доработке. Кроме того, дальнейшие эксперименты на крысах показали, что биоматериал годится и для лечения черепно-мозговых травм, однако пока что команде нужны дополнительные испытания. 

• Телеграм
• Дзен
• Подписывайтесь на наши каналы и первыми узнавайте о главных новостях и важнейших событиях дня.

Хотя буллёзный дистрофический эпидермолиз (ДЭБ) является редким заболеванием, его вызывает мутация того же гена COL7A1, который провоцирует развитие других кожных заболеваний и язв. Поэтому Стэнфордский университет (США) взялся разработать первый в мире гель на основе генной терапии, который полностью заживляет раны, кровоточащие в течение многих лет.

В геле содержится модифицированный вирус герпеса, который не может размножаться и не представляет никакой опасности, но этот вирус несёт рабочие копии гена COL7A1, которые проникают непосредственно в ткань раны. Это вызывает выработку необходимого для заживления белков коллагена и затягивание даже самых старых ран.

Уже прошла третья фаза двойного плацебо-контролируемого исследования, которое показало впечатляющие результаты у детей, страдающих от ДЭБ. Пациентов лечили гелем еженедельно, и через три месяца 71% испытуемых полностью выздоровели, а к шести месяцам 67% ран, обработанных в ходе испытания, затянулись.

К сожалению, из-за того, что действие геля не перманентно, некоторые раны снова начинают беспокоить пациентов через несколько месяцев после завершения испытания. Исследователи подчёркивают, что ожидали этого, поэтому гель вполне можно использовать на постоянной основе, поскольку он не вызывает никаких побочных эффектов. Разработкой уже заинтересовалась фармацевтическая компания Krystal Biotech, которая планирует запустить продажу препарата в первом квартале 2023 года.

• Телеграм
• Дзен
• Подписывайтесь на наши каналы и первыми узнавайте о главных новостях и важнейших событиях дня.

Хотя такие травмы, как переломы, обычно заживают сами по себе, большие участки отсутствующей кости уже не восстанавливаются, что требует сложной пересадки костного материала из других частей тела. Однако новый гидрогель, разработанный учёными из Тель-Авивского университета (Израиль), может изменить ситуацию, 

Вещество представляет собой иммуномодулирующий гель на основе фиброзной гиалуроновой кислоты-Fmoc-дифенилаланина (FmocFF/HA). Гель имитирует как физические, так и химические свойства внеклеточного матрикса в костной ткани, — поддерживающего материала, окружающего все клетки, свойства которого различаются в зависимости от типа биологической ткани вокруг него.

В случае с костной тканью матрикс имеет жёсткую, волокнистую структуру, и новый гидрогель способен воспроизвести её. Помещенный в кость, гель побуждает окружающие клетки мигрировать в него и начинать размножаться. Если такой гидрогель хирургическим путем поместить в дефект кости, в конечном счёте он будет полностью заменён новой естественной тканью.

Этот факт изобретатели доказали в лабораторных экспериментах, где гидрогель использовали для заполнения отверстия диаметром 5 мм в верхней части черепа крысы — пустота была слишком большой, чтобы зажить без посторонней помощи. Дополнительное отверстие в черепе оставили необработанным в качестве контрольного повреждения.

Всего было использовано 20 крыс, и спустя два месяца костные дефекты у зверьков были полностью устранены путём регенерации: кости восстановили свою первоначальную толщину и даже образовали кровеносные сосуды. В контрольной группе этого не случилось, а это означает, что гидрогель FmocFF/HA действительно смог залечить сложную дыру в черепе. Тем не менее, перед тем, как ввести чудесный гель в реальную терапию, учёным предстоит провести ещё несколько испытаний.

• Телеграм
• Дзен
• Подписывайтесь на наши каналы и первыми узнавайте о главных новостях и важнейших событиях дня.