От пациентов с поврежденными периферическими нервами из-за дорожно-транспортных происшествий до спортсменов с разрывами мышц, а также до тяжелых пациентов с имплантированными электронными устройствами в сердце….
На практике лечения этих пациентов существует общая преграда. Даже если поврежденные ткани сшиваются, нервные сигналы (например, нервные импульсы, команды на сокращение мышц), которые проходили между тканями, не восстанавливаются легко. Обычного наложения швов недостаточно для возобновления передачи импульсов, так же как простое связывание проводов не вернет электричество.
Профессор Ча Хенджун из POSTECH (кафедра химической инженерии) и профессор Сон Ган Илем из Пукёнгского университета (факультет смарт-здравоохранения, специальность 'человеко-био-синтез') представили клей, который разрушает эту преграду. Они разработали 'кондуктивный биоклей', который соединяет поврежденные мышечные и нервные ткани и восстанавливает нервные сигналы.
20 лет технологий, заимствованных у мидий
Профессор Ча изучает мидий более 20 лет. Мидии не падают со скал даже в сильные волны. Секрет заключается в специальном белке, который они выделяют, называемом 'биссус'. Внутри человеческого тела, заполненного кровью и жидкостями, на самом деле существует водная среда. Если подумать, почему сшивание тканей внутри тела так сложно и неполноценно, можно понять, почему мидии привлекли внимание медицины, так как они идеально прилипают даже под водой.
Команда профессора Ча уже разработала технологию массового культивирования белка мидий и развила ее в медицинский клей 'FixLight' с использованием фотосшивания (photo-crosslinking), который уже достиг стадии клинических испытаний.
Однако при решении проблемы повреждения мышц и нервов оставалось несколько барьеров. Самым большим из них является свойство белка как сырья. Он блокирует нервные сигналы. Таким образом, даже если поврежденные ткани можно зафиксировать, если передача сигналов блокируется, немедленное восстановление функции становится невозможным. Еще одной проблемой является размер. Существующие методы имели ограничения по глубине повреждения, которые можно было обрабатывать с помощью света.
Метод 'электрического сшивания' как прорыв
Поэтому исследовательская группа попыталась использовать нервные сигналы для затвердевания клея с помощью метода 'электрического сшивания' (electro-crosslinking). При подаче электрического импульса на жидкий белковый клей он превращается в гель за считанные минуты. Это позволяет немедленно фиксировать ткани и электронные компоненты даже в среде, насыщенной жидкостями.
Они пошли еще дальше. Клей был спроектирован так, чтобы нервные сигналы могли проходить между тканями, добавив проводящие материалы. Это означает, что он выполняет не только функцию 'клея', но и роль 'провода', передающего сигналы.
Команда профессора Ча, сосредоточившаяся на белках мидий и фотосшивании, создала основу для материала, а команда профессора Сонг Канила из PKNU, эксперта в области интерфейсов нервных сигналов и гибкой электроники, интегрировала технологию электрической стимуляции.
"Функция движения восстановилась без сшивания"
Результаты эксперимента были очевидны. Применив этот клей к разорванной мышечной ткани, нервные сигналы между нервами и мышцами, которые были разорваны, были восстановлены, и была подтверждена возможность восстановления функции движения без сшивания.
Это ускоряет 'золотое время' для лечения регенерации нервов. Более того, когда имплантируемые медицинские устройства, такие как кардиомониторы или устройства для стимуляции мозга, прикрепляются к органам тела, электрическое сопротивление снижается. Это означает, что становится возможным длительное стабильное мониторирование биосигналов.
Профессор Ча сказал: "Исследование клея из мидий открыло путь к решению проблем клинического применения, сочетая нервные сигналы", а профессор Сон Ган Илем оценил это как "новую интерфейсную технологию, которая может стабильно передавать биосигналы в условиях внутренней среды, выходя за рамки просто хорошего клея".
Конечно, метод подачи электрических импульсов в человеческое тело должен пройти еще одну проверку безопасности. Как метод фотосшивания требует устройства для облучения светом, так и метод электрического сшивания требует устройства для электрической стимуляции. Более того, сам факт подачи тока пациенту может стать новым объектом проверки безопасности в процессе получения разрешения от управления по контролю за продуктами и лекарствами.
Тем не менее, в смежных областях ожидают, что "потенциал клея из мидий велик" и "по мере решения оставшихся задач, таких как стоимость, скорость и безопасность, день, когда он будет реально использоваться в операционных, приближается".
Результаты этого исследования (In situ electrocrosslinkable and immiscible bioadhesive for robust underwater electrophysiological signal interfaces) были впервые опубликованы в онлайн-версии международного научного журнала 《Биоматериалы (Biomaterials)》 в декабре прошлого года. Печатная версия будет официально опубликована в майском номере 2026 года (Том 328).
