Если нужно сделать операцию на мозге, сначала надо получить к нему доступ. Это означает, что нужно прорезать защитные мембраны, окружающие его, и оставить всю водянистую жидкость там, где она должна быть. Но как снова запечатать мембрану? Ученые полагают, что у них может быть решение, превосходящее нынешние хирургические методы, и его вдохновением послужило животное, у которого даже нет собственного мозга. Исследование опубликовано в журнале Science Translational Medicine.
Биоинженерия, позволяющая природе руководить разработкой новых технологий, привела к ряду потрясающих прорывов: от биогибридных роботов, созданных из трупов пауков и живых жуков-таблеток, до изменяющих форму материалов, вдохновленных осьминогами. В своем десятилетнем поиске нового способа восстановления поврежденных тканей организма группа под руководством профессора Дэвида Муни из Института биологической инженерии Висса при Гарвардском университете обратила свое внимание на слизь слизней.
Слизень Темного Ариона (Arion subfuscus) выделяет особый вид слизи, которую он использует, чтобы избежать нападения хищников, прочно прилипая к поверхности. Руководствуясь этим, команда создала гидрогель, состоящий из двух полимерных сеток в сочетании с клейким слоем, состоящим из хитозана (из которого сделаны экзоскелеты моллюсков). Готовый гидрогель называется Tough Adhesive – и он полностью соответствует своему названию.
Услышав об этом, нейрохирург доктор Кайл Ву и его коллеги подумали, что этот клей может быть именно тем, что доктор прописал, когда дело доходит до восстановления внешней мембраны мозга, называемой твердой мозговой оболочкой, после операции.
«Как нейрохирурги, мы обычно открываем твердую мозговую оболочку, чтобы получить доступ к головному или спинному мозгу, но достижение водонепроницаемого уплотнения твердой мозговой оболочки по завершении этих процедур может быть сложной задачей в определенных обстоятельствах», — сказал Ву.
Твердая мозговая оболочка — это самый внешний из трех слоев мембраны, которая окружает и защищает мозг. Ниже него находится паутинная оболочка, а ниже — мягкая мозговая оболочка. В совокупности они называются мозговыми оболочками.
Сама твердая мозговая оболочка довольно толстая и жесткая. Это немного похоже на воск на сыре или на своего рода биологическую полиэтиленовую пленку, но это то хорошее, что вы получаете на профессиональных кухнях, а не в версии из долларового магазина. Вокруг спинного мозга также имеется твердая мозговая оболочка — жесткая фиброзная трубка.
Обычными вариантами восстановления твердой мозговой оболочки являются наложение швов или трансплантация, что не всегда легко сделать. Хирургические клеи действуют не очень хорошо, главным образом потому, что вся среда вокруг мозга очень влажная. Но очень важно обеспечить хорошее водонепроницаемое уплотнение, иначе спинномозговая жидкость может вытечь и вызвать у пациента целый ряд новых проблем.
Объединив свой опыт, совместная команда нейрохирургов и биоинженеров на основе оригинального клея Tough создала новую версию, получившую название Dural Tough Adhesive (DTA).
В серии экспериментов они протестировали его на тканях человеческого происхождения и на животных моделях, изучая его эффективность в головном мозге крыс и спинном мозге свиней. DTA показал лучшие результаты, чем доступные в настоящее время герметики, в ряде испытаний, в том числе в том, где клей был нанесен на труп человека через нос, и выдержал давление, значительно превышающее то, которое можно было бы наблюдать даже у человека с серьезным заболеванием или травмой.
Есть надежда, что благодаря таким положительным результатам дальнейшее развитие может вскоре привести к тому, что DTA станет доступным для реальных операций.
«Мы рады, что благодаря этому исследованию открылись новые перспективы для нейрохирургов, которые в будущем могут облегчить проведение различных хирургических вмешательств и снизить риск для пациентов, которым необходимо их пройти», — сказал Муни. «Это исследование также подчеркивает, насколько уникальные и хорошо изученные достижения в разработке биоматериалов, подобные тем, которые мы сделали на нашей платформе Tough Adhesive, могут повлиять на многочисленные, очень разнообразные области регенеративной медицины».
