Proses pembuatan hidrogel tendon-mimetik anisotropik. Kredit: Universitas Hong Kong
Memperbaiki atau mengganti tendon yang terluka atau jaringan penahan beban serupa merupakan salah satu tantangan utama dalam kedokteran klinis. Tendon alami adalah jaringan kaya air yang menunjukkan kekuatan dan daya tahan mekanis yang luar biasa. Sifat mekanisnya berasal dari struktur skala mikro canggih yang melibatkan fibril kolagen kaku yang disejajarkan secara paralel dan terjalin dengan biopolimer penahan air lunak.
Selama beberapa dekade terakhir, para peneliti telah mencoba menggunakan hidrogel sintetik, kelas bahan kaya air yang melibatkan jaringan polimer, untuk mereplikasi struktur dan sifat tendon alami. Tetap sulit karena hidrogel sintetik biasanya lemah dan rapuh. Menyelesaikan ketidaksesuaian ini akan memungkinkan aplikasi penting dalam perbaikan jaringan, robot biomedis, perangkat implan, dan banyak teknologi lainnya.
Sebuah tim peneliti yang dipimpin oleh Dr. Lizhi Xu dari Departemen Teknik Mesin di Fakultas Teknik di Universitas Hong Kong (HKU) telah mengembangkan tipe baru hidrogel tendon-mimetik dengan sifat mekanik luar biasa yang cocok dengan tendon alami yang dikombinasikan dengan multifungsi untuk aplikasi biomedis.
Penelitian ini dipublikasikan di Science Advances, dalam sebuah artikel berjudul “Hidrogel tendon-mimetik multifungsi.” Penelitian ini juga ditampilkan di Nature sebagai Research Highlight.
Dalam penelitian ini, serat nano aramid yang berasal dari Kevlar, bahan polimer yang digunakan dalam rompi antipeluru dan helm, dicampur dengan alkohol polivinil, polimer sintetik lain, untuk konstruksi hidrogel tendon-mimetik. Dengan tegangan tarik yang diterapkan selama proses pembuatan, serat nano aramid disejajarkan satu sama lain sesuai dengan arah peregangan, yang mengarah ke jaringan anisotropik yang meniru fitur struktural tendon alami.
Interaksi antara serat nano yang kaku dan polimer lunak selanjutnya memberikan ketangguhan mekanis yang tinggi pada komposit. Hidrogel ini terdiri dari 60% air sambil menunjukkan modulus Young ~ 1 GPa yang sangat baik dan kekuatan ~ 80 MPa, mengungguli hidrogel sintetik lainnya dengan urutan besarnya. Permukaan hidrogel dapat difungsikan lebih lanjut untuk mengarahkan perilaku sel atau berintegrasi dengan sensor bioelektronik lunak.
“Kami mengembangkan platform bahan biomimetik untuk aplikasi biomedis tingkat lanjut. Blok penyusun bahan menangkap banyak fitur struktural tendon alami, yang menghasilkan sifat luar biasa yang tidak dapat diakses dengan hidrogel sintetik lainnya,” kata Dr. Xu, menambahkan bahwa “hidrogel ini tidak hanya kuat secara mekanis tetapi juga difungsikan dengan molekul bioaktif dan sensor elektronik lunak, memberikan kemampuan penting untuk perbaikan jaringan dan perangkat medis yang dapat ditanamkan.”
Informasi lebih lanjut: Mingze Sun et al, Hidrogel tendon-mimetik multifungsi, Kemajuan Sains (2023). DOI: 10.1126/sciadv.ade6973
Sorotan Penelitian Alam: www.nature.com/articles/d41586-023-00492-5
Disediakan oleh Universitas Hong Kong
Kutipan: Tim teknik mengembangkan hidrogel tendon-mimetik multifungsi (2023, 22 April) diambil 22 April 2023 dari https://medicalxpress.com/news/2023-04-team-multifunctional-tendon-mimetic-hydrogels.html
Dokumen ini tunduk pada hak cipta. Terlepas dari kesepakatan yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.