Průlom v medicíně: Vědci z McMasteru vytvořili silikon, který tělo neodmítá a brání srážení krve

Tým interdisciplinárních vědců z McMaster University vyvinul nový materiál, který má veškerou flexibilitu a pevnost silikonu běžně používaného v lékařství, ale navíc odolává srážení krve a nevyvolává odmítnutí lidským tělem.

Tým interdisciplinárních vědců z McMaster University vyvinul nový materiál, který má veškerou flexibilitu a pevnost silikonu běžně používaného v lékařství, ale navíc odolává srážení krve a nevyvolává odmítnutí lidským tělem. Tento objev má potenciál zásadně změnit způsob, jakým jsou navrhovány a používány lékařské implantáty a zařízení.

Polydimethylsiloxan (PDMS), známý jako silikon, je v moderní medicíně všudypřítomný – od kochleárních a prsních implantátů po hadičky a katetry. Jeho mechanické vlastnosti, jako je pevnost a pružnost, mu dávají obrovskou všestrannost. Problémem jsou však jeho povrchové vlastnosti: je hydrofobní, náchylný k vyvolání srážení krve při kontaktu s krví a může způsobit, že ho tělo obalí vláknitými pouzdry, což vede k dlouhodobým komplikacím. Nový materiál, který zůstává „čistý“ déle, vznikl přepracováním silikonové sítě a vytvořením chemických vazeb s ultra-hydrofilním, protizánětlivým polymerem.

Profesor chemického inženýrství Todd Hoare vysvětluje, že i velmi kvalitní lékařské silikony mohou časem aktivovat krevní destičky a spustit kaskádu srážení. Zásadní rozdíl u nového materiálu spočívá v tom, že povlak se neusazuje pouze na povrchu, ale tvoří chemické vazby se silikonem. To vytváří stabilní rozhraní, které blokuje jednu z cest, jimiž krev sráží. Průlomová práce, kterou vedla doktorandka Norma Garza Flores a podpořil grant NSERC Alliance, byla publikována v časopise Advanced Healthcare Materials.

Cesta k tomuto objevu trvala pět let a k pokroku vědy přispěl i šťastný okamžik. V budově Arthura Bournse na univerzitě vyvinula laboratoř Hoare, včetně studentky Evy Mueller, knihovnu protizánětlivých polymerů z hydrogelových projektů. Vedlejší laboratoř chemika Mika Brooka a jeho kolegy Roberta Buieho zase průkopnicky pracovala na dynamických silikonových sítích, primárně pro aplikace na pryži s cílem zvýšit její opětovnou použitelnost. Náhodná konverzace mezi bývalými doktorandy z obou laboratoří odhalila příležitost: pokud by se vazby silikonu mohly přeskupit, možná by se polymery mohly vázat, místo aby jen seděly na povrchu. Práce rychle začala.

Pro ověření účinnosti nového přístupu kontaktoval profesor Hoare Jeffa Weitze, odborníka na krev z Fakulty zdravotnických věd. Během půl hodiny obdržel pozvání k přinesení vzorků k testování hemokompatibility. Tato interdisciplinarita a otevřená spolupráce je jednou z klíčových silných stránek McMasteru, která pohání nové objevy a inovace. Brook, který na McMasteru působí více než 40 let, souhlasí a poukazuje na 23 profesorů, s nimiž spolupracoval na publikacích, jako důkaz kolaborativní kultury univerzity.

Při testech v lidské plazmě, prováděných s Weitzovým týmem v Thrombosis and Atherosclerosis Research Institute, modifikovaný silikon zablokoval hlavní cestu srážení krve, která se obvykle aktivuje na PDMS. Norma Garza Flores dodává, že stejný trend se potvrdil i v živém organismu: silikon s navázaným polymerem přitahoval méně imunitních buněk, tvořil tenčí pouzdra a ukládal méně kolagenu na rozhraní ve srovnání s nemodifikovanými kontrolami. To vše jsou známky snížené reakce cizího tělesa.