Новый механически активный клей борется с атрофией мышц

22 ноября 2022 г. Джим Хаммеранд

Механически активный гель-эластомер-нитиноловый тканевый клей (MAGENTA) Прототипы устройств, изготовленных с нитиноловой пружиной и эластомерной изоляцией, с копейкой за масштаб [Фото любезно предоставлено Институтом Висса при Гарвардском университете]

Они называют его ПУРПУРНЫМ, аббревиатурой от механически активного геля-эластомера-нитинолового тканевого клея. Исследователи из Института биологической инженерии Висса при Гарвардском университете и Гарвардской школы инженерии и прикладных наук Джона А. Полсона успешно протестировали MAGENTA на животной модели и опубликовали свое исследование в журнале Nature Materials.

«С помощью MAGENTA мы разработали новую интегрированную многокомпонентную систему для механостимуляции мышц, которую можно наносить непосредственно на мышечную ткань, чтобы активировать ключевые молекулярные пути роста», — сказал старший автор Дэвид Муни, один из основателей Wyss, основной преподавательский состав. выпуск новостей. «Хотя исследование представляет собой первое подтверждение концепции того, что внешние растягивающие и сокращающие движения могут предотвратить атрофию на животной модели, мы считаем, что основная конструкция устройства может быть широко адаптирована к различным заболеваниям, где атрофия является серьезной проблемой. ."

В системе MAGENTA используется пружина из нитинола, никель-титанового сплава, используемого в медицинских устройствах из-за его способности запоминать форму. При нагревании нитиноловая пружина быстро срабатывает, управляемая микропроцессорным блоком, запрограммированным на частоту и продолжительность циклов растяжения и сжатия.

Эластомерный материал изолирует нитиноловую пружину устройства MAGENTA, которая крепится к мышечной ткани с помощью «жесткого клея». Устройство передает механическую силу глубоко в мышцу, ориентируясь на естественную ось движения мышц.

[Иллюстрация любезно предоставлена ​​Институтом Висса Гарвардского университета]

Затем исследователи поместили устройство на ноги мыши и наложили на них гипс на срок до двух недель.

«В то время как необработанные мышцы и мышцы, обработанные устройством, но не стимулированные, значительно истощались в течение этого периода, активно стимулированные мышцы демонстрировали снижение атрофии мышц», — сказал в пресс-релизе первый автор и научный сотрудник Wyss Technology Development Сунгмин Нам. «Наш подход также может способствовать восстановлению мышечной массы, которая уже была потеряна в течение трехнедельного периода иммобилизации, и вызывать активацию основных биохимических путей механотрансдукции, которые, как известно, вызывают синтез белка и рост мышц».

На этих изображениях показано устройство MAGENTA, как оно выглядит при имплантации в икроножную мышцу мыши и какое смещение вызывает устройство. [Изображение предоставлено Институтом Висса Гарвардского университета]

Исследователи также экспериментировали с использованием света для приведения в действие устройства, заменив провода, соединяющие нитиноловую пружину с микропроцессором. Лазерный свет, проходящий через кожу, мог привести в действие устройство, но не достигал тех же частот: жировая ткань, по-видимому, поглощала часть света.

Исследователи заявили, что, по их мнению, производительность устройства и его чувствительность к свету можно улучшить.

«Общие возможности MAGENTA и тот факт, что ее сборку можно легко масштабировать от миллиметров до нескольких сантиметров, могут сделать ее интересной в качестве центрального элемента будущей механотерапии не только для лечения атрофии, но, возможно, также для ускорения регенерации кожи, сердца и других органов. места, которые могут извлечь выгоду из этой формы механотрансдукции», — сказал Нам.