Капская росянка — хищное растение, вдохновившее искусственный интеллект на создание гнущихся микроигл от диабетической стопы.
Исследователи из Южной Кореи разработали необычную систему микроигл, которые при температуре человеческого тела выше 37°C автоматически меняют форму, плотнее прилегают к поврежденным тканям и способствуют скорейшему заживлению хронических диабетических ран дистальных отделов нижних конечностей.
При создании устройства ученые использовали искусственный интеллект. Он помог перенести принципы, подсмотренные у насекомоядного растения капской мросянки (Drosera capensis), в конструкцию медицинского изделия. Результаты экспериментов опубликованы в журнале Advanced Materials.
Пластырь с комплектом игл для лечения диабетической стопы изготовлен новейшим методом 4D-печати. В отличие от обычной 3D-печати, такие изделия способны изменять свою форму под действием внешних факторов. В данном случае триггером стала температура тела: в лабораторных испытаниях микроиглы быстро возвращались к заранее запрограммированной изогнутой форме, благодаря чему эффективнее стягивали края раны и обеспечивали стабильный контакт с тканями.
Исследователи разработали управляемый искусственным интеллектом пластырь с микроиглами, напечатанный на 4D-принтере, вдохновленный плотоядным растением Drosera capensis. Устройство, изменяющее форму, сгибается при температуре тела, чтобы помочь закрыть раны, обеспечивая регенерацию ДНК и антибактериальную обработку цинком. В доклинических экспериментах по заживлению ран эта технология ускорила заживление ран и способствовала регенерации тканей. Фото: Университет Ханьянга.ДНК-наночастицы и цинк объединились против инфекции
Разработка сочетает сразу несколько механизмов воздействия. На поверхность микроигл нанесли специальное цинковое покрытие, обладающее антибактериальными свойствами, а внутрь интегрировали адгезивные ДНК-наночастицы, способствующие восстановлению тканей.
Эксперименты показали, что система обеспечивает длительное высвобождение ДНК-наночастиц, благоприятно влияет на эндотелиальные клетки и фибробласты — ключевых участников процесса заживления, а также эффективно подавляет рост бактерий Escherichia coli и Staphylococcus aureus, играющие ключевую роль в развитии синдрома диабетической стопы. В доклинических испытаниях комплекс ускорял закрытие ран и улучшал регенерацию тканей по сравнению с традиционными подходами.
Биомиметические мнемосхемы с памятью формы, вдохновленные Drosera capensis. Изготовление мнемосхем SMP с использованием трет-бутилакрилата (tBA) и 1,6-гександиолдиакрилата (HDDA) методом 4D–печати на основе фотополимеризации. Термическое восстановление формы обеспечивает эффективное проникновение в кожу, в то время как иммобилизация aDNA и имплантация ионов Zn синергически способствуют ангиогенезу, антибактериальной активности и ускоренному заживлению ран.Авторы отмечают, что предложенная биомедицинская технология может найти применение не только в лечении хронических ран. По их мнению, технология ИИ-управляемой 4D-печати перспективна для создания мягких биомедицинских роботов и различных имплантируемых устройств, которым необходимо программируемое изменение формы и надежный контакт с живыми тканями.
Главная особенность этой работы заключается не только в том, что она вдохновлена природой, но и в том, что искусственный интеллект помогает превратить биологические идеи в предсказуемую, программируемую и клинически значимую технологию заживления ран.Хьон-До Чонг (Hyun-Do Jung)
По данным Международной диабетической федерации (IDF), хронические диабетические язвы стопы возникают примерно у каждого пятого человека с сахарным диабетом второго типа в течение жизни и остаются одной из главных причин нетравматических ампутаций нижних конечностей.
На Земле диабетом страдает примерно 500 миллионов человек (чуть больше 6% населения). Диагноз СД-2 подтвержден у 4,5% россиян (реальные цифры, вероятно, близки к мировым показателям). При этом популярные сахароснижающие препараты эффективны далеко не всегда.
Технологии 4D-печати все активнее внедряются в биомедицину. Они позволяют создавать конструкции, которые меняют форму под действием температуры, влажности, света или химической среды, что особенно важно для имплантов и систем адресной доставки лекарств.
Недавно ученые выяснили, как клетки нашей кожи заранее готовятся к травмам.
Источник новости: hi-tech.mail.ru
