科學家開發新型生物材料 可修復心臟、肌肉和聲帶

麥吉爾大學的科學家們結合化學、物理學、生物學和工程學知識,開發出一種足以修復心臟、肌肉和聲帶的新型生物材料,代表着再生醫學的一項重大進展。

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“從心臟損傷中恢復的人往往面臨一個漫長而棘手的旅程。癒合是具有挑戰性的,因為在心臟跳動時,組織必須承受持續的運動。聲帶的情況也是如此。”麥吉爾大學機械工程系的博士生鮑光宇說:“到目前為止,還沒有足夠強大的注射材料來完成這項工作。”

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由Luc Mongeau教授和李建宇副教授領導的團隊開發了一種用於傷口修復的新型可注射水凝膠。這種水凝膠是一種生物材料,為細胞提供生存和生長的空間。一旦注入人體,該生物材料形成一個穩定的多孔結構,允許活細胞生長或通過,以修復受傷的器官。

鮑光宇說:“結果是有希望的,我們希望有一天這種新的水凝膠將被用作植入物,以恢復聲帶受損者的聲音,例如喉癌倖存者。”

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科學家們在他們開發的模擬人類聲帶極端生物力學的機器中測試了他們水凝膠的耐久性。以每秒120次的速度振動超過600萬次,新的生物材料保持完好,而其他標準水凝膠則斷裂成碎片,無法處理負載的壓力。

“看到它在我們的測試中完美地工作,我們感到難以置信地興奮。在我們的工作之前,沒有可注射的水凝膠同時擁有高孔隙率和韌性。為了解決這個問題,我們在配方中引入了一種孔隙形成的聚合物,”鮑光宇說。

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科學家們表示,這項創新還為其他應用開闢了新的途徑,如藥物輸送、組織工程和創建藥物篩選的模型組織。該團隊甚至希望使用水凝膠技術來創建人造肺,以測試COVID-19藥物。

擔任加拿大生物材料和肌肉骨骼健康研究主席的李建宇教授說:“我們的工作突出了材料科學、機械工程和生物工程在創造具有前所未有的性能的新型生物材料方面的協同作用。我們期待着將它們轉化為臨床應用。”