אנשים המתאוששים ממחלות הפוגעות בלב נאלצים לעתים קרובות לעבור מסע ארוך ובעייתי. הריפוי מורכב בגלל שהרקמות צריכות להחזיק מעמד בתנועה המתמדת של פעימות הלב. זה גם נכון לגבי מיתרי הקול ושרירים אחרים. עד עכשיו לא היה חומר הזרקה חזק מספיק לצורך הזה. צוות מדענים מאוניברסיטת מקגיל בקנדה פיתח הידרוג'ל חדש להזרקה לתיקון פצעים. ההידרוג'ל מספק מקום לתאים לחיות ולגדול. לאחר הזרקה לגוף, החומר הביולוגי יוצר מבנה יציב ונקבובי המאפשר לתאים חיים לצמוח או לעבור דרכו כדי לתקן את האיברים הפגועים. תוצאות המחקר פורסמו לאחרונה בכתב העת Advanced Science.
רקמות ביולוגיות צריכות להיות בעלות קשיחות מכנית אך גם גמישות, ובעיקר, הן צריכות לקבל אספקת דם סדירה. הידרוג'ילים הניתנים להזרקה, בעלי חדירות גבוהה לדם וגם קשיחות מספיקה הם חומרים חשובים לתחום שנקרא רפואה רגנרטיבית, או רפואת התחדשות. אולם ייצור חומרים כאלה מהווה אתגר רב שנים ועדיין לא נמצא החומר המושלם לתיקון איברים.
החוקרים ייצרו הידרוג'לים בעלי רשת כפולה הניתנים להזרקה. בתהליך מורכב הם ייצרו בתוכם נקבוביות המחוברות ביניהן ואשר מאפשרות החדרת דם באמצעות דרך מטריצות בגודל האיבר. תאים יכולים ליצור קפסולות בתוכם, להתרבות, ולנדוד. החומרים עמידים לאורך זמן, ועומדים בגירויים ביומכניים ממושכים בתדירות גבוהה. הביצועים הביומכניים הטובים של ההידרוג'ל מראים שהם עשויים להתאים לתיקון רקמות דינמיות מבחינה מכנית, כמו מיתרי קול, וכן ליישומים אחרים כמו הנדסת רקמות, יצירת איברים על שבבים, העברת תרופות, והכנת מודלים לחקר מחלות.
לפי מחברי המחקר, ההידרוג'ל החדש יוכל לשמש כשתל כדי להחזיר את הקול של אנשים עם מיתרי קול פגומים, למשל חולי סרטן הגרון. המדענים בדקו את העמידות של ההידרוג'ל במכונה שפיתחו אשר מדמה את הביומכניקה הקיצונית של מיתרי הקול האנושיים. המכונה רוטטת בקצב של 120 פעמים בשנייה במשך יותר מ-6 מיליון מחזורים. בניסויים, החומר הביולוגי החדש נשאר שלם, בעוד הידרוג'לים סטנדרטיים אחרים נשברו לחתיכות ולא הצליחו להתמודד עם העומס.
החוקרים הסבירו שאף אחד מהחומרים הקודמים לא הצליח לשלב נקבוביות גבוהה וקשיחות בו זמנית. בחומר החדש, השתמשו בפולימר אשר יוצר נקבוביות בתוך ההידרוג'ל. החידוש גם פותח אפיקים חדשים ליישומים אחרים כמו חומרים להעברת תרופות בתוך הגוף, הנדסת רקמות, ויצירת רקמות מודל לבדיקת תרופות. צוות המחקר החל להשתמש בטכנולוגיית ההידרוג'ל כדי ליצור ריאות לבדיקת תרופות וטיפולים נגד מחלת הקורונה.
החוקרים כותבים שהעבודה שלהם מדגישה את הסינרגיה של שילוב דיסציפלינות הנדסת חומרים, הנדסת מכונות וביו-הנדסה כדי ליצור חומרים ביולוגיים חדשים עם ביצועים חסרי תקדים.
