Рідкий метал допоміг розчинити металеві імплантати

Американські дослідники запропонували розчиняти тимчасові металеві конструкції в організмі за допомогою рідкого металу. У їхніх попередніх дослідах вони успішно використали сплав галію та індію, щоб за хвилини розчинити тимчасові алюмінієві медичні конструкції, як-от скоби для закриття ран, стент для шлунково-кишкового тракту та імплантат, що виділяє лікарський засіб у шлунок. Дослідження опубліковане в журналі Advanced Materials.

Сплав галію та індію розчиняє шматок алюмінію. Vivian Feig et al. / Advanced Materials, 2022

Сплав галію та індію розчиняє шматок алюмінію. Vivian Feig et al. / Advanced Materials, 2022

Як метал допоможе проти металу?

Метал активно використовують у медицині, у тому числі в складі тимчасових імплантатів шлунково-кишкового тракту та як скоби для закриття ран, коли важлива міцність цих конструкцій. Утім, їхнє вилучення з тіла супроводжується ризиками пошкодження тканин, через що науковці Массачусетського технологічного інституту попрацювали над створенням розчинного металу для біомедицини.

Науковці звернули увагу на спричинену рідкими металами крихкість — коли тверді метали під впливом рідких втрачають пластичність, стають крихкими й руйнуються. Це зумовлено тим, що рідкий метал проникає у щілини між кристалітами твердого металу, розділяючи їх. Вчені припустили, що цей ефект можна використати для розчинення металевих конструкцій в організмі. Вони випробували сплав галію та індію, який рідкий за кімнатної температури й відомий здатністю сильно руйнувати алюміній, інший поширений у медицині метал.

Як працює задум у реальних умовах?

Спочатку досліди провели на свинячій шкірі, дві частинки якої з'єднали за допомогою алюмінієвих скоб хірургічним степлером. Вчені нанесли на скоби сплав галію й індію, і за кілька хвилин він розчинив алюміній. Процес почався мостику скоби на поверхні шкіри, але згодом досяг і ніжок, які перебували всередині тканини. Більшу частину залишків металів можна було вимити, обробивши шкіру водою.

У наступному досліді науковці випробували свій підхід щодо стентів, які використовуються для розширення порожнин тіла, як-от стравоходу чи кишківника. Обробивши їх сплавом, вдалося так само успішно їх розчинити. Також вчені створили прототип імплантату для шлунку, який повільно вивільнятиме лікарський засіб. Він має зіркоподібну форму, утворену зі скріплених алюмінієм полімерних трубок. Його імплантували свині, якій після цього дали випити розчин мікрочастинок зі сплавом галію й індію. Достатньо було 30 хвилин, щоб алюмінієве скріплення імплантату розчинилося. Так його полімерні залишки можуть видалитися з кишківника природним шляхом.

Прототип шлункового імплантату з дослідження. Vivian Feig et al. / Advanced Materials, 2022

Прототип шлункового імплантату з дослідження. Vivian Feig et al. / Advanced Materials, 2022

Хороша новина ще й у тому, що досліджуваний сплав виявився не токсичним у дослідах на тваринах. У майбутніх роботах дослідники хочуть розширити потенційне використання технології й на інші метали. Зокрема, на нітинол, що є сплавом нікелю й титану та широко застосовується в медицині.