Хірургічні шви допомагають загоєнню ран, однак вони мають певні недоліки. Так, від інтенсивного руху вони можуть розійтися. До того ж багато шовних матеріалів потребують своєчасного видалення для запобігання ускладненням. Команда дослідників із Китаю розробила новий матеріал, що вирішив обидві проблеми, перетворивши слабкість цього методу фіксації ран на перевагу. Унікальні шви генерують електричний заряд при навантаженні, пришвидшуючи загоєння тканин.

Зшивання є традиційним методом з’єднання тканин після поранення або хірургічного втручання. Він відновлює фізичний контакт між клітинами на краях рани, дозволяючи їм залатати пошкодження. Без них рани загоюються довше із формуванням більш виражених шрамів, а також мають підвищений ризик розвитку інфекцій. На жаль, через порушення механіки накладання та надмірне перенапруження уражених тканин шви можуть розходитися, що ускладнює або навіть унеможливлює загоєння рани. Водночас, якщо затримати зняття швів, то матеріал може врости в шкіру, провокуючи запалення та залишаючи глибокі відбитки. Вчені з Університету Дунхуа поставили за мету позбавити пацієнтів та їхніх лікарів від цих проблем, розробивши матеріал зі спеціалізованого механоелектричного волокна.

Ці інноваційні шви складаються із серцевини та оболонки, від тертя яких під час руху та деформації генерується електричне поле. Раніше декілька досліджень показали, що вплив електричного поля на клітини рани допомагає прискорити загоєння. Китайські дослідники спершу протестували свою розробку на органоїдах у лабораторних умовах. Завдяки впливу електричного поля рана, що займала до 69% поверхні органоїда, за 24 години стала займати лише 10,8% його поверхневої площі. У контрольного органоїда, на рану якого були накладені звичайні шви, після першої доби пошкодження займало 32,6% площі тканини. Згідно з результатами аналізу зразків, електричні сигнали прискорюють міграцію фібробластів – клітин, що синтезують колаген, забезпечуючи утворення нової сполучної тканини.

Далі вчені вирішили перевірити, як електро-шви працюють на живому організмі, та перейшли на випробування матеріалу на щурах. Через 10 днів у гризунів з експериментальної групи рана, вшита розумними швами, закрилася на 96,5%, а в щурів з контрольної групи рани скоротилися лише на 60,4%. На прикладі гризунів дослідники також оцінили антибактеріальні властивості інноваційного матеріалу. За результатами експерименту, незалежно від того, чи проводилася щоденна дезінфекція, у ранах щурів з електричними швами кількість бактерій була значно меншою, ніж в їхніх “колег” з контрольної групи.

Варто зазначити, що раніше експерименти з електричним полем та його впливом на тканини проводилися з використанням додаткових інструментів: біосенсорів, батарей та електростимуляторів. Ідея пасивної електростимуляції з допомогою спеціального шовного матеріалу значно спрощує процес та робить його більш ефективним і безпечним, адже електричний заряд виникає лише під час руху пацієнта. Ще однією перевагою цього матеріалу є здатність до біодеградації. Як серцевина, так і оболонка поступово руйнуються та засвоюються організмом, відкидаючи потребу в знятті швів. Наступним кроком для дослідників стане оптимізація шовного матеріалу для його тестування на людях, перш ніж він стане доступним для клінічного використання.

Джерело зображень: Sun, Z., Jin, Y., Luo, J. et al. A bioabsorbable mechanoelectric fiber as electrical stimulation suture.