Tag: Biomaterialai

  • 3D spausdinimas Marse po Mėnulio misijų: mokslininkai išbandė regolitą ir mieles būstams

    3D spausdinimas Marse po Mėnulio misijų: mokslininkai išbandė regolitą ir mieles būstams

    Kol NASA „Artemis“ programa ruošiasi grąžinti žmones į Mėnulį ir kurti ilgesnio buvimo infrastruktūrą, mokslininkai jau intensyviai sprendžia kitą klausimą: kaip ateityje būtų galima statyti gyvenamuosius modulius Marse. Viena ryškesnių krypčių – 3D spausdinimas, leidžiantis konstrukcijas formuoti iš vietinių medžiagų ir taip mažinti krovinių, gabenamų iš Žemės, poreikį.

    Honkongo mokslo ir technologijų universiteto (HKUST) tyrėjai pasiūlė kompozitą, kuriame derinami trys elementai: regolitą primenantis „vietinis“ užpildas, želatina ir specialiai pritaikytos mielės. Idėja paprasta, bet ambicinga – pasitelkti Marso paviršių dengiančią uolienų ir dulkių masę kaip pagrindinę statybinę žaliavą, o biomedžiagas naudoti kaip rišiklį.

    Kas yra Marso regolitаs?

    Regolitas – tai planetos paviršių dengiantis birių dalelių sluoksnis, sudarytas iš dulkių, smėlio, akmenukų ir uolienų fragmentų. Marse jo yra praktiškai visur, todėl jis laikomas vienu realiausių kandidatu tapti „vietiniu betonu“ ateities misijoms, kai prioritetas bus ne laboratorinis prototipas, o pramoninis, pakartojamas procesas.

    HKUST komanda regolitą traktuoja kaip konstrukcijai „kūną“ suteikiantį komponentą, o norimą tvirtumą ir sukibimą siekia išgauti biologiškai aktyvia dalimi. Tyrime naudotos mielės buvo pritaikytos taip, kad gamintų lipnius baltymus, savo funkcija primenančius natūralius jūrinių moliuskų sukibimo mechanizmus, o želatina veikia kaip rišiklis ir maistinė terpė.

    3D spausdinimas šaltyje ir mažame slėgyje

    Dar vienas svarbus bandymų aspektas – energijos taupymas. Tyrėjai tikrino, ar galima išnaudoti Marso šaltį kaip natūralų „šaldymo džiovinimo“ analogą, kad formuojant struktūras nereikėtų daug energijos mineralams kaitinti ar lydyti.

    Laboratoriniuose bandymuose taikyta žema temperatūra ir sumažintas atmosferos slėgis, kad vanduo greičiau pereitų į garus sublimacijos būdu. Taip buvo formuojama lengva, porėta, tačiau kieta struktūra, kuri, tyrėjų teigimu, pagal atsparumą gniuždymui priartėja prie lengvojo betono.

    Vis dėlto iki realių statybų Marse lieka daug nežinomųjų: ar mikroorganizmai išgyventų ekstremaliose sąlygose, kaip būtų užtikrinamas stabilus žaliavų ir vandens ciklas, ir kiek komponentų vis tiek tektų atsivežti iš Žemės. Būtent logistika ir patikimumas šiuo metu laikomi vienomis didžiausių kliūčių bet kokiai ilgalaikei infrastruktūrai už planetos ribų.

    Nuo biomaterialų iki NASA bandymų

    Biologinės kilmės medžiagų naudojimas 3D gamyboje nėra visiškai naujas: panašias kryptis tiria ir Europos universitetai, kur kuriami mielių bei celiuliozės pagrindu pagaminti hidrogeliai, tinkami biologiškai suyrantiems architektūriniams komponentams. Tokios idėjos dažnai siejamos su žiedine ekonomika – principu, kai atliekos ar šalutiniai produktai paverčiami vertingomis žaliavomis.

    Tuo pat metu kosmoso sektorius plečia 3D spausdinimo taikymą dideliu mastu. NASA vysto projektus, kuriuose vertinama, kaip automatizuotos gamybos technologijos galėtų padėti kurti nuolatinę infrastruktūrą Mėnulyje ir Marse, o Žemėje jau statomi ir bandomi analoginiai buveinių moduliai, skirti įvertinti gyvenimo sąlygas, darbo režimą ir psichologinius veiksnius ilgo izoliacijos laikotarpio metu.

    Ekspertai pabrėžia, kad 3D spausdinimas kosmose nėra tik „greitesnė statyba“ – tai bandymas perkurti visą aprūpinimo logiką. Jei dalį konstrukcijų būtų įmanoma pagaminti vietoje, mažėtų skrydžių kaina, rizikos ir priklausomybė nuo tiekimo grandinių, o tai ilgainiui gali tapti vienu kertinių žingsnių, kalbant apie realistišką žmogaus buvimą Marse.

  • Injectable biomaterial could repair heart damage via bloodstream – and hint at new treatments

    Injectable biomaterial could repair heart damage via bloodstream – and hint at new treatments

    JAV mokslininkai pristatė injekuojamą biomaterialą, kuris, suleidus į kraujotaką, gali pasiekti pažeistus audinius ir sumažinti uždegimą. Tyrimuose su gyvūnais ši medžiaga siejama su geresniais širdies audinio atsistatymo rodikliais po infarkto, o pati idėja gali būti pritaikoma ir kitoms uždegimo varomoms būklėms.

    Sprendimą kūrė Kalifornijos universiteto San Diege (UC San Diego) bioinžinerijos komanda, tęsdama ankstesnius darbus su širdies ekstraląstelinės matricos (ECM) hidrogeliais. Naujoji versija sukurta taip, kad ją būtų galima sulašinti į veną arba sušvirkšti į kraujagyslę per įprastas kardiologines procedūras, pavyzdžiui, angioplastiką ar stentavimą.

    Kodėl tai svarbu po infarkto?

    Infarkto metu nutrūkus kraujo tėkmei dalis širdies raumens žūsta, o organizmas pažeistą vietą dažniausiai pakeičia randiniu audiniu. Randas nebesusitraukia kaip sveikas raumuo, todėl ilgainiui gali silpti širdies siurbimo funkcija ir didėti širdies nepakankamumo rizika.

    Šiuolaikinis gydymas daugiausia orientuotas į kuo greitesnį kraujotakos atstatymą, komplikacijų prevenciją ir rizikos veiksnių kontrolę. Tiesioginių, plačiai taikomų metodų, kurie atstatytų prarastą širdies audinį, klinikinėje praktikoje vis dar trūksta, todėl regeneracinės medicinos sprendimai laikomi viena perspektyviausių krypčių.

    Kaip veikia į kraują leidžiama medžiaga?

    Naujoji koncepcija remiasi tuo, kad po infarkto ir kitų stiprių uždegiminių pažeidimų kraujagyslių sienelės tam tikrose vietose tampa pralaidesnės, atsiranda mikroįtrūkių, per kuriuos į audinius lengviau patenka įvairios dalelės. Tyrėjai siekė sukurti medžiagą, kuri išnaudotų šį efektą ir „nusėstų“ ten, kur vyksta didžiausia žala.

    Pagal aprašytus bandymus, biomaterialas ne tik lokalizavosi pažeidimo srityje, bet ir sąveikavo su kraujagyslių vidinį paviršių dengiančiomis endotelio ląstelėmis. Buvo stebimi požymiai, kad tai gali padėti „užsandarinti“ padidėjusio pralaidumo vietas, slopinti uždegimą ir sudaryti palankesnes sąlygas audinių gijimui.

    „Šis biomaterialas leidžia gydyti pažeistus audinius iš vidaus“, – sakė UC San Diego bioinžinerijos profesorė Karen Christman.

    Medžiaga pagaminta iš širdies audinio ekstraląstelinės matricos, kuri laboratorijoje apdorojama taip, kad neliktų ląstelių, o išliktų audinių „karkasą“ sudarančios struktūros. Kad ją būtų saugu leisti į kraujotaką, tyrėjai sumažino dalelių dydį iki nanodalelių lygio, o galutinis produktas paruošiamas taip, kad prireikus būtų atskiedžiamas steriliu vandeniu ir suleidžiamas.

    Nuo laboratorijos iki klinikos: kur esame dabar?

    Tyrimo rezultatai buvo paskelbti 2022 metais, o vėlesni darbai gilino supratimą, kaip ECM pagrindu sukurti biomaterialai veikia gijimo procesus širdyje. Naujesnėse publikacijose, taikant pažangius audinių analizės metodus, aprašomi signalai, susiję su imuninio atsako perreguliavimu, kraujagyslių formavimusi ir fibroblastų aktyvacija, kurie gali būti svarbūs atsistatymui po infarkto.

    Vis dėlto esminis klausimas išlieka tas pats: ar intravaskuliariai leidžiamas biomaterialas bus saugus ir veiksmingas žmonėms. Tam reikės klinikinių tyrimų, kuriuose būtų vertinamas ne tik suleidimo saugumas, bet ir reali nauda pacientams, pavyzdžiui, širdies funkcijos rodiklių pokyčiai, hospitalizacijų dažnis ar gyvenimo kokybė.

    „Kaip intervencinis kardiologas norėčiau turėti dar vieną terapiją, kuri pagerintų pacientų išeitis ir sumažintų varginančius simptomus“, – sakė gydytojas Ryan R. Reeves.

    Šio sprendimo potencialas platesnis nei vien širdies ligos. Kadangi visus organus pasiekia kraujagyslės, panaši logika teoriškai galėtų būti taikoma būklėms, kuriose uždegimas ir kraujagyslių pralaidumo pokyčiai vaidina svarbų vaidmenį, pavyzdžiui, po trauminių pažeidimų ar sergant kai kuriomis plaučių kraujagyslių ligomis. Kol kas tai išlieka ankstyvos stadijos kryptis, tačiau ji rodo, kaip regeneracinė medicina vis dažniau persikelia nuo sudėtingų intervencijų link mažiau invazinių, sisteminių sprendimų.

  • Britų „Ponda“ ieško naujų investuotojų: augalinė BioPuff izoliacija madai žada plėtrą

    Didžiosios Britanijos Bristolyje įsikūrusi biomaterialų bendrovė „Ponda“ pradėjo naują sutelktinio finansavimo kampaniją platformoje „Republic“. Įmonė siekia pritraukti bent 230 000 eurų, kad galėtų didinti augalinės izoliacijos BioPuff gamybos apimtis ir paspartinti komercinę plėtrą.

    „Ponda“ teigimu, iki šiol iš viso pritraukta apie 5 600 000 eurų, įskaitant dotacijas ir apdovanojimus. Pernai lapkritį įmonė taip pat skelbė apie 2 000 000 eurų pradinės stadijos investicijų etapą, o dabartinis finansavimas orientuotas į gamybos mastelio didinimą, procesų stiprinimą ir produkto įvedimą į platesnę rinką.

    „Mada jau daug metų kalba apie geresnių medžiagų poreikį, tačiau tikras išbandymas yra tai, ar jos gali veikti gaminiuose, tiekimo grandinėse ir reikšmingu mastu. Būtent tai kuriame su BioPuff: ne tik naują izoliaciją, bet ir sistemą, kuri sujungia produkto savybes su šlapynių atkūrimu“, – sakė „Ponda“ bendraįkūrėjas ir vadovas Julianas Ellis-Brownas.

    Kas yra BioPuff ir kodėl tai svarbu?

    BioPuff yra augalinė izoliacija, gaminama iš pluošto, išgaunamo iš šlapynėse auginamo plačialapio švendro (Typha). Bendrovė pabrėžia, kad žaliava gaunama taikant paludikultūrą, kai ūkininkaujama ne nusausintuose, o vėl sudrėkintuose durpynuose ir kitose šlapiose teritorijose.

    Toks modelis siekia spręsti dvi problemas vienu metu: mažinti priklausomybę nuo iškastinės kilmės sintetinių užpildų ir kartu skatinti šlapynių atkūrimą. „Ponda“ argumentuoja, kad nusausintos šlapynės tampa reikšmingu šiltnamio efektą sukeliančių dujų šaltiniu, todėl jų atkūrimas gali turėti didelę klimato naudą.

    Investuotojų dėmesys biomedžiagoms auga

    Pastaraisiais metais Europoje ryškėja tendencija finansuoti mažesnio anglies pėdsako, celiuliozės pagrindu kuriamas ir žiediškumą skatinančias medžiagas. Šiame kontekste „Ponda“ kampanija papildo platesnį signalą rinkai, kad prekės ženklai ieško alternatyvų tiek tradiciniams pūkams, tiek naftos pagrindu gaminamiems užpildams.

    Įmonė skelbia, kad BioPuff jau buvo išbandyta su tokiais prekių ženklais kaip „Stella McCartney“, „Berghaus“, „Ahluwalia“ ir „Sheep Inc.“. Pasak „Ponda“, ankstyvas naudojimas realiuose produktuose turėtų padėti įrodyti, kad medžiaga gali atitikti praktinius reikalavimus, o ne būti vien laboratorinis prototipas.

    „Partnerių, tokių kaip H&M Foundation ir Parley for the Oceans, parama padėjo patvirtinti mūsų darbo aktualumą. Dabar galimybė yra įrodyti, kad regeneracinės medžiagų sistemos gali būti komerciškai gyvybingos ir realiai naudingos prekės ženklams“, – pridūrė Julianas Ellis-Brownas.

    Jei gamybos mastelis bus sėkmingai padidintas, „Ponda“ tikisi pereiti nuo bandomųjų partijų prie stabilesnio tiekimo platesniam klientų ratui. Tai svarbu ir dėl to, kad madai mažinant poveikį klimatui, vien prototipų nebeužtenka, rinkai reikia pakankamų apimčių, pastovios kokybės ir aiškiai suvaldytų tiekimo grandinių.