錫拉丘茲大學(xué)工程與計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院的研究人員開發(fā)出一種材料 - 一種新型的形狀記憶聚合物(SMP) - 可能對(duì)醫(yī)療保健產(chǎn)生重大影響。

SMP是柔軟，橡膠狀的“智能”材料，可以根據(jù)溫度變化或暴露在光線等外部刺激而改變形狀。它們可以無(wú)限期地保持每個(gè)形狀，并在觸發(fā)時(shí)返回。

SMP具有許多潛在的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用。例如，它們是心血管支架的理想選擇，因?yàn)樗鼈兛梢允且环N用于手術(shù)插入的形狀，另一種形狀可以放置在血管中?；颊呱眢w的溫暖是觸發(fā)形狀變化所需的全部。

與巴克內(nèi)爾大學(xué)的合作者一起，錫拉丘茲大學(xué)的研究人員設(shè)計(jì)了一種SMP，可以根據(jù)酶的暴露情況改變其形狀，并與活細(xì)胞相容。它不需要額外的觸發(fā)，例如溫度變化。鑒于這些屬性，它可以響應(yīng)細(xì)胞活動(dòng)，如愈合。

“材料的酶敏感性使其能夠直接響應(yīng)細(xì)胞行為，”生物醫(yī)學(xué)工程博士解釋說(shuō)。候選人Shelby L. Buffington。“例如，你可以把它放在傷口上，隨著組織的重塑和降解，SMP會(huì)慢慢地將傷口拉緊。它可以通過(guò)調(diào)整材料的化學(xué)性質(zhì)來(lái)適應(yīng)治療感染和癌癥。”

研究團(tuán)隊(duì)包括Buffington，Justine E. Paul '18，生物工程初級(jí)Mark M. Macios，James H. Henderson教授和Bucknell的Patrick T. Mather以及Matthew M. Ali Ph.D. '18。他們的研究“酶促觸發(fā)形狀記憶聚合物”于今年在Acta Biomaterialia上發(fā)表。

該團(tuán)隊(duì)使用稱為雙靜電紡絲的工藝制造材料，其中高壓電流施加到兩個(gè)針尖上，泵送兩個(gè)單獨(dú)的聚合物溶液。電壓引出聚合物纖維，并將它們混合到纖維聚合物墊中。適當(dāng)?shù)睦w維組合賦予材料形狀記憶品質(zhì)。

在他們的論文中，團(tuán)隊(duì)分析了材料的特性，形狀記憶性能和細(xì)胞相容性。他們的實(shí)驗(yàn)成功地證明了SMP的原始形狀可以通過(guò)形狀固定階段的一定程度的反轉(zhuǎn)或退化來(lái)恢復(fù)。

今天，研究小組正在研究他們?cè)诎┌Y和巨噬細(xì)胞細(xì)胞培養(yǎng)中的SMP。他們希望通過(guò)進(jìn)一步的研究，他們將發(fā)現(xiàn)使用較低濃度的酶(由不太極端的細(xì)胞活動(dòng)產(chǎn)生)的材料的實(shí)際用途。

“我們預(yù)計(jì)我們正在開發(fā)的材料可以廣泛應(yīng)用于醫(yī)療保健。例如，我們的SMP可用于僅在靶細(xì)胞或器官處于所需生理狀態(tài)時(shí)激活的藥物中，在指導(dǎo)組織再生的支架中為了響應(yīng)再生組織本身的行為，以及更有效地指導(dǎo)患者治療的決策生物傳感器，“亨德森說(shuō)。“我們非常高興能夠?qū)崿F(xiàn)這些首次酶促反應(yīng)的SMP。”