Édes megoldás biokompatibilis implantátumokhoz

A mai klinikai gyakorlatban az elektronikus implantátumokat általában különböző betegségek diagnosztizálására és kezelésére, valamint az elvesztett motoros és szenzoros funkciók helyreállítására használják. A vezetőképes hidrogélek növelik az implantátumok elektromos vezetőképességét és rugalmasságát a testben, javítva az elektronikus implantátumok általános hatékonyságát. A hagyományos elektromosan vezető hidrogélek azonban mérgező adalékanyagokat tartalmaznak, amelyek hosszú távú használat esetén negatív hatással lehetnek a betegekre. A mostani vizsgálatban a Limei Tian vezette kutatócsoport a mérgező adalékanyagokat D-szorbitollal helyettesítette – ezt az élelmiszeriparban mesterséges édesítőszerként használják, például igen gyakori összetevője a rágógumiknak.

Izgalmasnak tartjuk annak lehetőségét, hogy olyan bioelektronikus eszközöket hozzunk létre, amelyek a test kiterjesztéseiként működnek – puhák, biztonságosak és integrálódnak a természetes szövetekbe – nyilatkozta Tian. – Ezek az eszközök forradalmasíthatják a neurológiai rendellenességek, például a bénulás és a krónikus fájdalom kezelését, így a hosszú távú implantátumok életképesebbé és hatékonyabbá válnak.

A kutatók a D-szorbitolt puha, nyújtható hidrogélek kifejlesztéséhez használták fel, amelyek így a merev anyagoknál jobban illeszkednek a testhez: illeszkednek az idegekhez és izmokhoz hasonló finom szövetekhez, ami csökkenti a mechanikai eltéréseket és az immunreakció kialakulásának kockázatát. Ez az édes új anyag számos neurológiai implantátumban felhasználható, beleértve a Parkinson-kór és az epilepszia kezelésére szolgáló agyi implantátumokat, valamint a gerincvelő-sérülésekkel küzdő betegek mozgásának helyreállítását segítő ideginterfészeket. Ezek a hidrogélek felhasználhatók viselhető bioszenzorokban a folyamatos egészségügyi megfigyeléshez is.

A vezetőképes hidrogél létrehozásának kihívásai között szerepelt a biokompatibilitás és a hosszú távú stabilitás. Sok implantátum káros immunreakciókat vált ki, amelyek szöveti hegesedéshez és az eszköz meghibásodásához vezetnek. Az anyagoknak és eszközöknek évekig – ideális esetben egy életen át – működőképesnek kell maradniuk anélkül, hogy lebomlanának vagy károsítanák a környező szöveteket.

Célunk egy teljesen biokompatibilis, toxikus adalékanyagoktól mentes anyag létrehozása volt, amely teljesítményében felülmúlja a hagyományos anyagokat, például a platinát. És ez sikerült is: hidrogél elektródáink a platinánál nagyobb kapacitást mutattak az elektromos töltés tárolásában és leadásában, ami a hatékony idegstimuláció kulcsfontosságú jellemzője – összegzett Tian.

A kutatócsoport sikeresen tesztelte az újonnan kifejlesztett hidrogéleket patkány modellszervezeteken. A hidrogélek biológiai szövetekkel összehasonlítható mechanikai és kémiai tulajdonságokkal rendelkeznek, ami csökkenti a betegeknél a káros immunreakciók kockázatát. Az emberen történő tesztelés előtt a kutatók még tovább kívánják finomítani a hidrogélek tulajdonságait, és nagy állatmodelleken is szeretnék értékelni azok hosszú távú stabilitását. A kutatócsoport klinikusokkal és ipari partnerekkel együttműködve tervezi ezt az anyagot a klinikai gyakorlatban is széles körben elterjeszteni. Végső céljuk olyan új generációs ideginterfészek létrehozása, amelyek lényegesen javítják a betegek kimeneteit, és kitolják az orvosi technológia határait.

Írásunk az alábbi közlemények alapján készült:

A sweet solution: Commonchewinggumsweetenercouldreplacetoxicadditives in medicalhydrogels

Soft, stretchableconductivehydrogels for high-performance electronicimplants

Irodalmi hivatkozás:

MdSaifurRahman et al, Soft, stretchableconductivehydrogels for high-performance electronicimplants, Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.ads4415