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Chirurgisches Nahtmaterial
Chirurgisches Nahtmaterial ist für den Wundverschluss unverzichtbar, da es eine höhere Kraft als Gewebekleber ausübt und den natürlichen Heilungsprozess beschleunigt. Es gibt viele chirurgische Nahtmaterialien, die für diesen Zweck eingesetzt werden – wie abbaubare und nicht abbaubare Kunststoffe, biologisch gewonnene Proteine ​​und Metalle –, deren Leistung jedoch durch ihre Steifheit eingeschränkt ist. Herkömmliches Nahtmaterial kann neben anderen postoperativen Komplikationen Beschwerden, Entzündungen und Heilungsstörungen verursachen.
Um dieses Problem zu beheben, haben Forscher aus Montreal innovative, mit einem robusten Gel ummantelte (TGS) chirurgische Nähte entwickelt, die von der menschlichen Sehne inspiriert sind.
Diese Nähte der nächsten Generation enthalten eine glatte, aber dennoch robuste Gelhülle, die die Struktur von weichem Bindegewebe imitiert. Bei der Erprobung der chirurgischen Nähte mit robuster Gelummantelung (TGS) stellten die Forscher fest, dass die nahezu reibungslose Geloberfläche die Schäden, die typischerweise durch herkömmliche Nähte verursacht werden, milderte.
Herkömmliches chirurgisches Nahtmaterial gibt es schon seit Jahrhunderten. Es dient dazu, Wunden bis zum Abschluss der Heilung zusammenzuhalten. Für die Gewebereparatur sind sie jedoch alles andere als ideal. Die rauen Fasern können bereits empfindliches Gewebe zerschneiden und schädigen, was zu Beschwerden und postoperativen Komplikationen führt.
Ein Teil des Problems herkömmlicher Nähte liegt laut den Forschern in der mangelnden Passung zwischen unserem Weichgewebe und der Steifheit der Nähte, die am Kontaktgewebe reiben. Die McGill University und das Team des Forschungszentrums INRS Énergie Matériaux Télécommunications haben dieses Problem durch die Entwicklung einer neuen Technologie gelöst, die die Mechanik von Sehnen nachahmt.
Inspiriert von den menschlichen Sehnen
Um das Problem zu lösen, entwickelte das Team eine neue Technologie, die die Mechanik von Sehnen nachahmt. „Unser Design ist vom menschlichen Körper inspiriert, von der Endotenonscheide, die aufgrund ihrer Doppelnetzwerkstruktur sowohl robust als auch stark ist.
„Es bindet Kollagenfasern zusammen, während sein Elastinnetzwerk es stärkt“, sagt der Hauptautor Zhenwei Ma, ein Doktorand unter der Aufsicht von Assistenzprofessor Jianyu Li an der McGill University.
Die Endotenonscheide bildet eine glatte Oberfläche, um die Reibung mit dem umgebenden Gewebe zu verringern, und liefert außerdem Materialien zur Gewebereparatur bei einer Sehnenverletzung, darunter Zellen und Blutgefäße sowie Massentransport und Sehnenreparatur.
Mit robustem Gel ummantelte (TGS) chirurgische Nähte können so konstruiert werden, dass sie eine personalisierte, auf die Bedürfnisse eines Patienten abgestimmte Medizin ermöglichen, sagen die Forscher.
Nahtmaterialien der nächsten Generation
Die Nähte der McGill University bestehen aus einem handelsüblichen geflochtenen Nahtmaterial in einer Gelhülle, die diese Hülle nachahmt. Die chirurgischen Nähte mit der robusten Gelhülle (TGS) können bis zu 15 cm lang hergestellt und für die Langzeitlagerung gefriergetrocknet werden.
Mithilfe eines Schweinehaut- und anschließend eines Rattenmodells konnten die Forscher nachweisen, dass sie für standardmäßige chirurgische Nähte und Knoten verwendet werden können und einen wirksamen Wundverschluss ermöglichen, ohne eine Infektion zu verursachen.
Auch die mit Tough Gel ummantelten chirurgischen Nähte (TGS) können – eine weitere Parallele zu Endotenon-Hüllen – für eine personalisierte Wundbehandlung konzipiert werden.
Personalisierte Wundbehandlung
Die Forscher demonstrierten dieses Prinzip, indem sie die Nähte mit einer antibakteriellen Verbindung, pH-empfindlichen Mikropartikeln, Medikamenten und fluoreszierenden Nanopartikeln für Anwendungen zur Infektionsbekämpfung, Wundbettüberwachung, Medikamentenverabreichung und Bioimaging beluden.
„Diese Technologie bietet ein vielseitiges Werkzeug für die fortschrittliche Wundversorgung. Wir glauben, dass sie zur Verabreichung von Medikamenten, zur Vorbeugung von Infektionen oder sogar zur Überwachung von Wunden mit Nahinfrarot-Bildgebung eingesetzt werden könnte“, sagt Li vom Fachbereich Maschinenbau.
„Die Möglichkeit, Wunden lokal zu überwachen und die Behandlungsstrategie für eine bessere Heilung anzupassen, ist eine spannende Richtung, die es zu erforschen gilt“, sagt Li, der auch Inhaber eines kanadischen Forschungslehrstuhls für Biomaterialien und muskuloskelettale Gesundheit ist.
Primäre Referenzen:
1. McGill Universität
2. Bioinspirierte, robuste Gelhülle für eine robuste und vielseitige Oberflächenfunktionalisierung. Zhenwei Ma et. al. Science Advances, 2021; 7 (15): eabc3012 DOI: 10.1126/sciadv.abc3012