צליל Zwitterions אוהב בן דוד רחוק של טוויטר (X), אך למעשה מדובר במקרומולקולה נפוצה שנמצאת בתאים אנושיים. מדענים מאוניברסיטת סידני משתמשים כעת גם ב- Zwitterions כדי ליצור חומרים שיכולים למנוע קרישי דם להיווצר במכשירים רפואיים ושתלים.
עם 500,000–600,000 אוסטרלים החיים עם מחלת שסתום לב (בשנת 2021), מכשירים רפואיים כמו שסתומי לב וסטנטים ממלאים תפקיד מכריע בהצלת חיים. אבל חלבונים בדם יכולים להיצמד לצדדי השתלים הרפואיים, להתבונן לאורך זמן וליצור קריש דם. לעתים קרובות זה דורש ניתוח פולשני כדי להסיר או להחליף את השתל.
שתלים רפואיים נמצאים ללא הרף בלחץ לבצע בגוף האדם. שסתום לב נמצא ללא הרף בלחץ גבוה לשאוב דם, ונפתח ולסגור חצי מיליארד פעמים במשך 10 שנים. "
ד"ר סינא נפיסי, מנהל הפרויקט. בית הספר להנדסה כימית וביומולקולרית, אוניברסיטת סידני
ד"ר סינא נפיסי מוביל צוות מחקר המתפתח שסתומי לב העמידים יותר בפני קרישי דם.
"אורך החיים הממוצע הנוכחי של השתלות שסתום לב קיימות הוא פחות מעשר שנים ותמיד קיים סיכון לכך שהם משפילים או סיבוכים יתרחשו. על ידי שימוש בחומרים מצופים Zwitterion, אנו שואפים להפחית את הסיכון לקרישי דם ולהגדיל את אורך החיים של שסתומי הלב ושתלים רפואיים אחרים ", אומר ד"ר נפיסי, מבית הספר להנדסה כימית וביו -רפואית באוניברסיטה, הפקולטה להנדסה.
העולם מלא במולקולות טעונות חיוביות ושליליות. האינטראקציה שלהם זה עם זה מניעה את הכימיה של החיים.
Zwitterions הם מולקולה מדהימה מכיוון שהם חיוביים ושליליים בו זמנית, מה שהופך אותם לנייטרליים. המילה 'zwitter' משקפת התנהגות זו – פירושו 'היברידי' בגרמנית. הם גם יעילים מאוד ביצירת קשרים עם מולקולות מים.
Zwitterions כבר נמצאים בתאים שלנו כחלק מממברנה התא. הם יוצרים שכבה דקה של מים ומוודאים שדם וחלבונים אחרים יעברו בלב ואיברים אחרים מבלי לדבוק במשטחים אחרים.
בעיית Goldilocks: כמה Zwitterions זה 'בדיוק נכון'?
ד"ר נפיסי וצוותו התייצבו ביכולת הנייטרלית הכימית של זוויטריון אך אהבת מים.
כמו תגליות מדעיות קודמות בהשראת הטבע, הצוות של ד"ר נפיסי נוצר בהשראת קרום התא וכעת הוא פועל לחקות זאת. מטרת החוקרים היא לתכנן חומרים שיכולים להאריך את אורך החיים של שתלים רפואיים.
נכון לעכשיו הצוות יצר ציפוי זוויטרוניוני שבו, באזורים של החומר 'צבוע' בציפוי רק כמה ננומטר, הוא יצר בהצלחה שכבה ובועת מים, כמו שריון מימי. על חומר ללא הציפוי הוא דחה ופיזר מים מעבר לגבולות החומר.
"אנו בוחנים כרגע ניסוחים חדשים המסוגלים להיות מחוברים כימית לפני השטח של כל סוג של שתל (העשוי מרקמות, מתכות או פלסטיקה/גומי) במטרה להפחית את האינטראקציות שלהם עם הדם", אמר ד"ר ספרה טאלביאן מבית הספר של הנדסה כימית וביו -רפואית.
אחד המכשולים הגדולים ביותר שמדענים רוצים לפצח הוא כמה Zwitterions הם 'בדיוק צודקים' – בעיה ביו -רפואית Goldilocks.
הצוות פרסם לאחרונה ביקורת ב ביו -חומרים תאים על הפוטנציאל של Zwitterions בביו-רפואה, ומספק תכנית מעמיקה לעיצוב טכנולוגיות ציפוי פני השטח.
"יש פוטנציאל גדול אבל מה הדרך הטובה ביותר להשתמש בזוויטריונים? מה העובי האידיאלי של הציפוי? באיזה ריכוז עלינו להשתמש? אנחנו לא יכולים פשוט לטבול שסתום לב מלאכותי בחומר הזוויטריוני מבלי לחקור את התנאים הטובים ביותר. יותר מדי. , וזה עלול להחמיר את הקרישה, מעט מדי, והסיכון לקרישי דם נשאר ", אמר ד"ר טאלביאן.
"עלינו גם לחקור את הדרך הטובה ביותר 'לעגן' זוויטריונים אל פני השטח של חומר, ואת הסביבה הטובה ביותר עבור Zwitterions. זה כולל מציאת הריכוז הטוב ביותר של 'מלח' בתמיסה עם הזוויטריונים. יותר מדי מלח הופך את Zwitterionic מברשות מתכווצות יחד.
"המקרה המוזר של Zwitterions פירושו שחוקרים כמונו עובדים קשה כדי למצוא את התנאים האופטימליים של מקרומולקולה זו כדי לממש את מלוא הפוטנציאל שלהם."
