橡胶般的智能材料来治疗开放性伤口感染和癌症

锡拉丘兹大学工程与计算机科学学院的研究人员开发出一种材料 - 一种新型的形状记忆聚合物(SMP) - 可能对医疗保健产生重大影响。

SMP是柔软，橡胶状的“智能”材料，可以根据温度变化或暴露在光线等外部刺激而改变形状。它们可以无限期地保持每个形状，并在触发时返回。

SMP具有许多潜在的生物医学应用。例如，它们是心血管支架的理想选择，因为它们可以是一种用于手术插入的形状，另一种形状可以放置在血管中。患者身体的温暖是触发形状变化所需的全部。

与巴克内尔大学的合作者一起，锡拉丘兹大学的研究人员设计了一种SMP，可以根据酶的暴露情况改变其形状，并与活细胞相容。它不需要额外的触发，例如温度变化。鉴于这些属性，它可以响应细胞活动，如愈合。

“材料的酶敏感性使其能够直接响应细胞行为，”生物医学工程博士解释说。候选人Shelby L. Buffington。“例如，你可以把它放在伤口上，随着组织的重塑和降解，SMP会慢慢地将伤口拉紧。它可以通过调整材料的化学性质来适应治疗感染和癌症。”

研究团队包括Buffington，Justine E. Paul '18，生物工程初级Mark M. Macios，James H. Henderson教授和Bucknell的Patrick T. Mather以及Matthew M. Ali Ph.D. '18。他们的研究“酶促触发形状记忆聚合物”于今年在Acta Biomaterialia上发表。

该团队使用称为双静电纺丝的工艺制造材料，其中高压电流施加到两个针尖上，泵送两个单独的聚合物溶液。电压引出聚合物纤维，并将它们混合到纤维聚合物垫中。适当的纤维组合赋予材料形状记忆品质。

在他们的论文中，团队分析了材料的特性，形状记忆性能和细胞相容性。他们的实验成功地证明了SMP的原始形状可以通过形状固定阶段的一定程度的反转或退化来恢复。

今天，研究小组正在研究他们在癌症和巨噬细胞细胞培养中的SMP。他们希望通过进一步的研究，他们将发现使用较低浓度的酶(由不太极端的细胞活动产生)的材料的实际用途。

“我们预计我们正在开发的材料可以广泛应用于医疗保健。例如，我们的SMP可用于仅在靶细胞或器官处于所需生理状态时激活的药物中，在指导组织再生的支架中为了响应再生组织本身的行为，以及更有效地指导患者治疗的决策生物传感器，“亨德森说。“我们非常高兴能够实现这些首次酶促反应的SMP。”

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