Молекулярная хирургия. Изменение формы хрящевой ткани без разрезов

Пластическая хирургия часто направлена ​​на то, чтобы люди выглядели более эстетично, но сама операция несет в себе риски и неудобства. Для того, чтобы изменить форму носа или уха, врачи должны разрезать и зашивать целевую ткань. Пациент затем должен пройти длительное выздоровление и рискует получить рубцы. Но в будущем подобные процедуры могут стать намного безопаснее, быстрее и удобнее благодаря новой технике «молекулярной хирургии», которая включает в себя прохождение электричества через хрящ, в то время как трехмерная печатная форма, помещенная поверх ткани-мишени придает ей желаемую форму.

«Мы рассматриваем эту новую технику как недорогую офисную процедуру, проводимую под местной анестезией». «Весь процесс займет около пяти минут». — сказал Майкл Хилл, ведущий автор исследования из Occidental College.

Хилл и его коллеги изобрели новую технику случайно, когда искали способ изменить хрящ, не разрушая его. Сначала они экспериментировали с лазерами, но обнаружили, что этот метод дорог и непрактичен, поскольку сложно нагреть хрящ достаточно, чтобы он был податливым, не повредив ткани. Вместо лазеров они попробовали электричество и были поражены результатами — хрящ ослабевал, становясь податливым, без какой-либо высокой температуры.

Структура хряща напоминает спагетти, состоящую из крошечных жестких волокон коллагена, которые случайно сплетаются между собой биополимерами. Хрящ также содержит отрицательно заряженные белки и положительно заряженные ионы натрия. Когда электричество проходит через хрящ, вода внутри ткани подвергается электролизу, расщепляя молекулы воды на кислород и ионы водорода. Поскольку положительный заряд протонов нейтрализует отрицательный заряд белков, плотность материала уменьшается, что делает хрящ более пластичным.

«Как только ткань становится гибкой, — вы можете придать ей любую форму», — сказал Хилл.

Метод был протестирован на ушах кролика. Обычно они стоят вертикально вверх, но использовав трехмерную форму и пропустив электрический ток, исследователи согнули хрящ. После того как трехмерная форма была удалена и ток, протекающий через электроды с микроиглами, был отключен, хрящ затвердел в новом положении.

Для достижения такого же результата с помощью традиционных методов потребовалось бы хирургическое вмешательство, чтобы разрезать кожу и хрящ. Это приводит к образованию неэстетичной рубцовой ткани в месте разреза, в то время как молекулярная хирургия не вызывает рубцов или боли.

Изменение кривой роговицы для исправления проблем со зрением. Изображение: Rachel Qu, Anna Stokolosa, Charlotte Cullip.

Вместо уха кролика та же процедура может быть использована в отопластике, ринопластике, восстановлении функции жестких суставов или коррекции зрения путем изменения формы роговицы. Исследователи изучают варианты лицензирования с компаниями-производителями медицинского оборудования, но может пройти много лет, прежде чем данный метод будет внедрен.

Результаты были представлены на Национальном собрании и экспозиции American Chemical Society (ACS) весной 2019 года.

Как бактерии могут «спаивать» вас?

Эта статья о том, как в крайне редких случаях бактерии, развивающиеся в кишечнике человека, могут производить так много этанола, что носитель подобной микрофлоры…