אפילו עם התקדמות הרפואה המודרנית, הרופאים עדיין אטמים פצעים בטכניקות שנראות כמתאימות יותר לחוגי מלאכה מאשר לחדר הניתוח: מצרך, ערכות תפירה ודבק. הודות להמצאה חדשה, מדע הדבקים הרפואיים עשוי לקבל שיקום מודרני. החוקרים פשוטו כמשמעו הפכו אבנים כדי להמציא דבק סופר-חזק חדש ממקור לא סביר - שבלולים.
תוכן קשור
- דבק סופר-על יותר יכול לעזור בבניית רובוטים דמויי ג'לי
- דבק עשוי רפש מולים עלול למנוע הצטלקות
תקן הזהב הנוכחי בדבקים רפואיים הוא לא אחר מאשר דבק-על. התרכובת הפעילה בדבק-על, cyanoacrylate, היא החומר הקשה ביותר שקיים שם, אבל להיות חזק זה בערך כל מה שהוא קשור לזה. דבק-על אינו נדבק למשטחים רטובים, דבר הנוטה להיות בעיה בפצעים מדממים. לאחר שמורחים אותו על משטח יבש, הוא מתמצק מיד לפלסטיק נוקשה ובלתי מוגן שנשבר במקום לנוע עם הגוף בזמן ההחלמה. בכדי לסיים את הדברים, זה יכול להיות רעיל לתאים חיים.
"לפעמים זה מפתיע, לא?" אומר דייוויד מוני על שיטות התפר הכפרי העומדות לרופאים. מוני הוא פרופסור להנדסת ביו-אוניברסיטת אוניברסיטת הרווארד שמחקריו נראים לעולם הטבע כדי לתכנן חומרים חדשים ליישומים רפואיים. "במהלך התהליך האבולוציוני אורגניזמים צריכים להתמודד עם מספר מצבים שונים, " הוא אומר. זה אולי לוקח מיליון שנים, אך באותה תקופה יכול אורגניזם למצוא את הדרך האלגנטית והיעילה ביותר לבנות מחדש פגז או לתקוע פצע. בני האדם שולחים יד לאקדח סיכות.
מוני וצוותו מנסים להביא מעט מהעדינות של ממלכת החיות לפתרונות מעשה ידי אדם לבעיות. הם מכנים זאת "ביו-השראה". ג'יאניו לי, עמית פוסט-דוקטורט במעבדה של מוני, החל בחיפוש אחר מועמד למופת שהיה מעוז של כוח וגמישות הדרושים בכדי לאטום פצעים ולהציל חיים בסגנון כירורגי. לאחר עיון בספרות, "[מצאנו את היצור הפנטסטי הזה מאוד", אומר לי. "השבלול."
Subfuscus Arion הוא שבלול כתום נפוץ שחי באזורים ממוזגים בצפון ברחבי העולם. הריר המגונן שלו היווה השראה לדבק רפואי חדש. (Wikimedia Commons) Subfuscus של אריון , הקליע המדובר, עשוי להיראות כמועמד לא סביר. רכיכות כתומות חלודות ובלתי מעורערות אלה מנהלות חיים פשוטים בגנים ומתחת לבולי עץ באזורים הצפוניים הממוזגים ברחבי העולם, תוך התחשבות בעסק משלהם. כלומר, עד שמשהו מתעסק איתם. אם טורף רעב מנסה לפטום, הקליע מפוצץ מטמון של ריר הגנתי.
"כשגיליתי את השבלולים האלה והרמתי אחד מהם, ידעתי שהחומר הזה באמת מדהים", אומר אנדרו סמית ', פרופסור לביולוגיה במכללת איתקה ומומחה לתכונות הביוכימיות של ריר רכיכות שלא היה מעורב במחקר. . "זה ממש נוזל מגב הקליע ומכניס תוך שניות ג'ל קשה ואלסטי ממש", הוא אומר.
"הדבר שמלהיב את זה הוא שהחומר קשה מאוד", אומר סמית. ניתן למתוח אותו פי 10 מאורכו, כמו גומיה שלא תצמד. זה יכול להתקשות, אך נשאר גמיש. שלא כמו דבק-על, זה יעבוד על משטחים רטובים. וזה סופר, סופר דביק. למעשה, סמית 'עדיין נאבק למחוק את ציוד המעבדה שלו.
כשהוא מרותק מכוח הריר, הוא התחיל להבין איך זה עובד.
"ג'ל טיפוסי כמו Jell-o הוא נוקשה, אבל הוא שביר - אם לוחצים עליו כף הוא מתפצל, " אומר סמית '. שבלולים הבינו דרך להיות חזקה בה קינוחים ג'לטיניים חלשים. הוא גילה כי הריר הוא 97 אחוז מים, אך ארוג בשני פולימרים שונים. הראשון מאורגן כמו רשת רשת; זה מספק את עמוד השדרה החזק. מסתבכות דרך הרשת שרשראות פולימר נרחבות השומרות על רשת סרוגה זו לזו כשהיא נמתחת למרחקים ארוכים. מה שמכונה מטריצה כפולה זו היא המפתח לחוזק והגמישות של הריר של הקליע.
ואז שבלולים הופכים את כל הדבר לדביק בכך שהם מצפים אותו בחלבונים טעונים חיוביים הפועלים כמו סקוטש אטומי, ומחברים אותו למטענים השליליים על משטחי הרקמות. התוצאה נטו? פה מלא בדבק אטום כאשר טורף נכנס לחטיף שבלול. או, ההשראה המושלמת לדבק רפואי חדשני וחזק במיוחד.
הדבק הקשיח הזה הוחל על לב חזיר ונמתח כדי להראות את ההידבקות והעמידות החזקות. (קרדיט: Jianyu Li et al., Science 2017)בהתבסס על עבודתו של סמית המאפיינת את ריר השבלול, לי התכוונה לשכפל את תכונותיו בדבק סינטטי. מוני ולי מציינים כי לא יצליחו לפגוע בגינות מעולם להמצאתן. "אין לנו שום חומר של ריר שבלול בחומר שלנו", אומר מוני. "השתמשנו בזה כהשראה."
לאחר מספר שנים של ניסוי וטעייה, לי ייצרה אב-טיפוס שמחקה בצורה מושלמת את תכונות המטריצה הכפולה העמידה של השבלול, אותם הם מתארים במחקר שנערך היום בכתב העת Science . השכבה העליונה היא הידרוג'ל שניתן לחתוך לגודל הדרוש. השכבה השנייה מוחלת כנוזל על ההידרוג'ל ומפעילה את הקשר הכימי. "זה סרט סקוטי שקשור למשהו מאוד אלסטי ויכול לנוע בקלות עם רקמות", אומר מוני.
הדבק החדש פוגע בנקודה המתוקה כשמדובר בתזמון גם בסגנון כירורגי. "זה לא כאילו אם אתה נוגע בטעות בעור שלך הוא תקוע ואתה לא יכול להוריד אותו, " אומר מוני. למנתחים יהיה כ 10 שניות להחזיר את הדבק למקומו. לאחר ההגדרה, הדבק "יכול להכיל את המתח והמתח שחווים הרקמות", אומר לי - מתאמץ כמו לב פועם, נשימה ותנועה.
בעזרת אב-טיפוס הצוות העמיד את הדבק שלו במבחן. הם ביצעו ניסויי מתיחה מכניים, השתמשו בדבק כדי לטפל בכבדי חולדה פצועים ואף הראו את כוחו באיטום פגם גדול בלב חזיר מכה. בכל ניסוי הדבקה בהשראת שבלולים שלהם ביצעו את כל המוצרים הזמינים מסחריים, נעים בגמישות בעזרת כבד מרפא ועם שאיבת לבבות, והכל ללא רעילות ניכרת.
האסטרטגיה של הצוות להסתכל על הטבע לפתור בעיות היא ערך המשותף לפיליפ מסרסמית ', פרופסור להנדסה ביולוגית ומדעי חומרים מאוניברסיטת ברקלי באוניברסיטת קליפורניה שמחקריה משתמשים במולים כביוספירציה לדבקים. "זה באמת מחקר חשוב מאוד, " הוא אומר. "מבוצע היטב, ובעל השלכות חשובות על יישומים רפואיים." למרות שלמסרסמית 'לא היו הסתייגות טכנית, הוא מציין כי כל יישום כירורגי עתידי ידרוש את החומר להיות מתכלה.
למרבה המזל, גרסה מתכלה של דבקים אלה נמצאת על הדלת. עם פטנט תלוי ועומד, לי ומוני מתכננים גם להעריך אם ניתן להשתמש בבטחה בהמצאה אצל אנשים. "בחולי אנוש, הבטיחות היא בעלת חשיבות עליונה ולכן יתקיימו מחקרים ארוכי טווח שיש בהם אמון גבוה בבטיחות, " אומר מוני. הם מפתחים גם גרסת דבק שניתן להזריק אותה למקומות שקשה להגיע אליהם. בהשראת שבלול בלתי נתפס מתחת לסלעים בגינה שלך, נראה שהשמיים הם הגבול להמצאה זו.
"עבדנו על שבלולים כבר זמן מה והייתי ממש בטוח שזה יוביל למשהו טוב", אומר סמית '. "תמיד הרגשתי שבלוג זה היה מדהים ובעל פוטנציאל להוביל לדבקים שימושיים באמת, וואו - הם באמת הראו."
