Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mussels inspire innovative new adhesive for surgery

10.01.2013
Mussels can be a mouthwatering meal, but the chemistry that lets mussels stick to underwater surfaces may also provide a highly adhesive wound closure and more effective healing from surgery.

In recent decades bioahesives, tissue sealants and hemostatic agents became the favored products to control bleeding and promote tissue healing after surgery. However, many of them have side effects or other problems, including an inability to perform well on wet tissue.

"To solve this medical problem, we looked at nature," said Jian Yang, associate professor of bioengineering at Penn State. "There are sea creatures, like the mussel, that can stick on rocks and on ships in the ocean. They can hold on tightly without getting flushed away by the waves because the mussel can make a very powerful adhesive protein. We looked at the chemical structure of that kind of adhesive protein."

Yang, along with University of Texas-Arlington researchers Mohammadreza Mehdizadeh, Hong Weng, Dipendra Gyawali and Liping Tang, took the biological information and developed a wholly synthetic family of adhesives. They incorporated the chemical structure from the mussel's adhesive protein into the design of an injectable synthetic polymer. The bioahesives, called iCMBAs, adhere well in wet environments, have controlled degradability, improved biocompatibility and lower manufacturing costs, putting them a step above current products such as fibrin glue and cyanoacrylate adhesives.

Fibrin glues are fast acting and biodegradable but have relatively poor adhesion strength. They may also carry risk of blood-borne disease transmission and have the potential for allergic reactions due to animal-based ingredients. Cyanoacrylate adhesives -- super glues -- offer strong adhesion, rapid setting time and strong adhesion to tissue, but they degrade slowly and may cause toxicity, often limiting their use to external applications.

Additionally, neither product is effective when used on wet tissue, a requirement of internal organ surgery, nor are there any current commercially available tissue adhesives or sealants appropriate for both external and internal use.

The researchers tested the newly developed iCMBAs on rats, using the adhesive and finger clamping to close three wounds for two minutes. Three other wounds were closed using sutures. The researchers reported their findings in a recent issue of Biomaterials.

The iCMBAs provided 2.5 to 8.0 times stronger adhesion in wet tissue conditions compared to fibrin glue. They also stopped bleeding instantly, facilitated wound healing, closed wounds without the use of sutures and offered controllable degradation.

"If you want the material to stay there for one week, we can control the polymer to degrade in one week," said Yang. "If you want the material to stay in the wound for more than a month, we can control the synthesis to make the materials degrade in one month."

The iCMBAs are also non-toxic, and because they are fully synthetic, they are unlikely to cause allergic reactions. Side effects were limited to mild inflammation.

"If you put any synthetic materials into your body," said Yang, "the body will generate some inflammation."

The researchers are now working on improving the formula.

"We are still optimizing our formulation," said Yang. "We are still trying to make the adhesion strength even stronger" to expand its use for things like broken bones where strong adhesion is tremendously important.

The researchers are also looking at adding in components that could control infection.

"We can introduce another component with anti-microbial properties, so it can do two functions at once," said Yang.

The iCMBAs could eventually be used in a wide range of surgical disciplines from suture and staple replacement to tissue grafts to treat hernias, ulcers and burns.

"There are so many applications that you can use this glue for to help in surgery," said Yang.

A'ndrea Elyse Messer | EurekAlert!
Further information:
http://www.psu.edu

More articles from Materials Sciences:

nachricht A new vortex identification method for 3-D complex flow
04.05.2016 | Science China Press

nachricht Preventing another Flint, Mich.; new research could lead to more corrosion-resistant water pipes
04.05.2016 | Binghamton University

All articles from Materials Sciences >>>

The most recent press releases about innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Sei mit STARS4ALL dabei, wenn Merkur vor die Sonne wandert

2012 war es die Venus, in diesem Jahr ist der Planet Merkur dran, vor der Sonne zu passieren. Für fast acht Stunden werden wir am 9. Mai 2016 die Möglichkeit haben, den Planeten Merkur als kleinen schwarzen Punkt auf der Oberfläche der Sonne durchziehen zu sehen. Das EU-Projekt STARS4ALL, an dem auch das IGB beteiligt ist, wird in Zusammenarbeit mit www.sky-live.tv das Phänomen von Teneriffa und von Island aus live übertragen. STARS4ALL bietet dazu Bildungsmaterial für Schüler an.

Am 9. Mai 2016, um die Mittagszeit, wird der Planet Merkur anfangen, die Scheibe der Sonne zu kreuzen; eine Reise, welche über sieben Stunden dauern wird.

Im Focus: MICROSCOPE sendet

Am Montag, 2. Mai 2016, erreichte die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vom Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (ZARM) der Universität Bremen die erste Erfolgsmeldung von ihrem Forschungs-Satelliten. Per Videoübertragung waren sie zugeschaltet, als die französischen Kollegen das Experiment an Bord von MICROSCOPE (MICRO Satellite à traînée Compensée pour l'Observation du Principe d'Equivalence) initialisierten und das Messinstrument die ersten Testdaten übermittelte. Damit ist der wichtigste Meilenstein der Testphase erreicht, bevor sich herausstellt, ob Einsteins Relativitätstheorie auch nach dieser Satellitenmission noch Bestand haben wird.

“#TSAGE @onera_fr is on. The test masses have been released and servo looped!!!! Great all green“ lautet die Twitter-Nachricht der französischen Partner, die...

Im Focus: Genauester Spiegel der Welt bei European XFEL in Hamburg eingetroffen

Der vermutlich präziseste Spiegel der Welt ist bei European XFEL in der Metropolregion Hamburg eingetroffen. Der 95 Zentimeter lange Spiegel ist ein wichtiges Bauteil des Röntgenlasers, der 2017 in Betrieb gehen soll. Auf den ersten Blick sieht er einem normalen Spiegel durchaus ähnlich, ist jedoch extrem flach und glatt. Die größten Unebenheiten auf seiner Oberfläche haben eine Dimension von gerade einmal einem Nanometer, einem milliardstel Meter. Diese Präzision entspräche einer 40 Kilometer langen Straße, deren maximale Unebenheit gerade einmal so groß ist wie der Durchmesser eines Haars.

Der Röntgenspiegel ist der erste von mehreren, die an unterschiedlichen Stellen der Anlage zum Spiegeln und Filtern des Röntgenlaserstrahls eingebaut werden....

Im Focus: Erste Filmaufnahmen von Kernporen

Mithilfe eines extrem schnellen und präzisen Rasterkraftmikroskops haben Forscher der Universität Basel erstmals «lebendige» Kernporenkomplexe bei der Arbeit gefilmt. Kernporen sind molekulare Maschinen, die den Verkehr in und aus dem Zellkern kontrollieren. In ihrem kürzlich in «Nature Nanotechnology» publizierten Artikel erklären die Forscher, wie bewegliche «Tentakeln» in der Pore die Passage von unerwünschten Molekülen verhindern.

Das Rasterkraftmikroskop (AFM) ist kein Mikroskop zum Durchschauen. Es tastet wie ein Blinder mit seinen Fingern die Oberflächen mit einer extrem feinen Spitze...

Im Focus: Nuclear Pores Captured on Film

Using an ultra fast-scanning atomic force microscope, a team of researchers from the University of Basel has filmed “living” nuclear pore complexes at work for the first time. Nuclear pores are molecular machines that control the traffic entering or exiting the cell nucleus. In their article published in Nature Nanotechnology, the researchers explain how the passage of unwanted molecules is prevented by rapidly moving molecular “tentacles” inside the pore.

Using high-speed AFM, Roderick Lim, Argovia Professor at the Biozentrum and the Swiss Nanoscience Institute of the University of Basel, has not only directly...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Diabetes Kongress in Berlin beginnt heute

04.05.2016 | Veranstaltungen

UFW-Fachtagung im Vorzeichen von Big Data und Industrie 4.0

03.05.2016 | Veranstaltungen

analytica conference 2016 in München - Foodomics, mehr als nur ein Modebegriff?

03.05.2016 | Veranstaltungen

 
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Beim Laden von Lithium-Luft-Akkus entsteht hochreaktiver Singulett-Sauerstoff

04.05.2016 | Energie und Elektrotechnik

Sei mit STARS4ALL dabei, wenn Merkur vor die Sonne wandert

04.05.2016 | Physik Astronomie

Mehr als eine mechanische Barriere - Epithelzellen kämpfen aktiv gegen das Grippevirus

04.05.2016 | Biowissenschaften Chemie