Οι επιστήμονες δημιουργούν τεχνητό δέρμα που επουλώνει το 90% των πληγών μέσα σε 4 ώρες

Οι επιστήμονες δημιούργησαν μια νέα υδρογέλη που είναι ισχυρή και αυτοθεραπεύσιμη, ανοίγοντας το δρόμο για μια επανάσταση. Αυτό το υλικό αναγεννάται μόνο του σε λίγες ώρες.

Αυτό το τζελ, όπως ένας τύπος δέρματος, σύμφωνα με τους επιστήμονες, θεραπεύει το 90 τοις εκατό της πληγής μέσα σε τέσσερις ώρες όταν τοποθετείται στην τομή. Εν τω μεταξύ, μέσα σε 24 ώρες, η πληγή επουλώνεται πλήρως.

Αυτή η μελέτη δημοσιεύθηκε στις 7 Μαρτίου 2025 στο έγκριτο περιοδικό Nature Materials και θεωρείται ένα επαναστατικό βήμα για την ανάπτυξη έξυπνων υλικών που θα μπορούσαν να αλλάξουν το μέλλον της βιοϊατρικής τεχνολογίας, ανέφερε η SciTechDaily.

Η πρόκληση της μίμησης του ανθρώπινου δέρματος

Τα τζελ χρησιμοποιούνται καθημερινά, από τα προϊόντα για τα μαλλιά μέχρι την ένταξη στα τρόφιμα. Ενώ το ανθρώπινο δέρμα έχει κάποιες ιδιότητες που μοιάζουν με gel, είναι μοναδικό και δύσκολο να το μιμηθεί κανείς.

Το ανθρώπινο δέρμα είναι μια μοναδική δομή: είναι ανθεκτικό, εύκαμπτο και έχει την ικανότητα να αυτοθεραπεύεται μέσα σε 24 ώρες μετά από έναν τραυματισμό. Μέχρι σήμερα, τα τεχνητά υλικά μπορούσαν να μιμηθούν είτε τη δύναμη είτε την ικανότητα αυτοθεραπείας, αλλά όχι και τα δύο ταυτόχρονα.

Μια ομάδα ερευνητών από το Πανεπιστήμιο Aalto στη Φινλανδία και το Πανεπιστήμιο του Bayreuth στη Γερμανία έχει ξεπεράσει αυτό το εμπόδιο αναπτύσσοντας μια υδρογέλη με μοναδική δομή που συνδυάζει αντοχή και ικανότητα αυτοεπισκευής. 

«Μια υδρογέλη που είναι άκαμπτη, ισχυρή και έχει ικανότητες αυτοθεραπείας ήταν μια πρόκληση εδώ και πολύ καιρό. «Ανακαλύψαμε έναν μηχανισμό για την ενίσχυση των μαλακών, εύκαμπτων υδρογελών», εξήγησε ο ερευνητής Hang Zhang από το Πανεπιστήμιο του Aalto.

Το μυστικό της ανθεκτικότητας και της αυτοθεραπείας

Για να δημιουργήσουν αυτό το νέο υλικό, οι ερευνητές ενσωμάτωσαν εξαιρετικά λεπτές νανοστρώσεις πηλού στη σύνθεση υδρογέλης. Τα πολυμερή μεταξύ αυτών των νανοστρωμάτων σχηματίζουν ένα πυκνό και διασυνδεδεμένο δίκτυο, δίνοντας στο υλικό αντοχή και την ικανότητα να επισκευάζεται μετά από ζημιά.

«Τα νανοφύλλα σχηματίζουν μια οργανωμένη δομή, ενώ τα πολυμερή συνδέονται σαν πλεγμένα μάλλινα νήματα, αλλά με τυχαία σειρά». «Όταν αυτό το υλικό καταστραφεί, τα πολυμερή αρχίζουν να επανασυνδέονται μεταξύ τους, επιτρέποντας την αυτοθεραπεία», εξήγησε ο Zhang.

Ανάρρωση σε χρόνο ρεκόρ

Οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι μόλις 4 ώρες μετά από ένα κόψιμο που μπορεί να υποστεί κάποιος με ένα μαχαίρι, το υλικό αποκαθιστά το 80-90% της βλάβης, ενώ μετά από 24 ώρες επουλώνεται πλήρως. Επιπλέον, ένα στρώμα πάχους μόλις 1 χιλιοστού περιέχει 10,000 νανοστρώσεις, καθιστώντας το υλικό τόσο δυνατό και ελαστικό όσο το ανθρώπινο δέρμα. Το υλικό αυτό λοιπόν τοποθετείται στην κατεστραμμένη περιοχή και στη συνέχεια μέσω των συστατικών «αντικαθιστά» το δέρμα.

Πιθανές εφαρμογές

Αυτή η ανακάλυψη θα μπορούσε να επιφέρει σημαντικές αλλαγές σε διάφορους τομείς:

-Τεχνητό δέρμα για ασθενείς με εγκαύματα και σοβαρούς τραυματισμούς

-Ρομποτική με αυτοδιορθωτικό δέρμα, φέρνοντας την καινοτομία στην αυτοματοποιημένη τεχνολογία

-Αναγεννητική ιατρική και έξυπνη χορήγηση φαρμάκων.

Αυτοίαση και διαπερατότητα – Οι υδρογέλες έχουν την ικανότητα να συγκρατούν μικρά μόρια όπως φάρμακα και να τα απελευθερώνουν σταδιακά στο σώμα. Αυτό το υλικό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία εμφυτευμάτων ή προστατευτικών πλεγμάτων που απελευθερώνουν το φάρμακο με ελεγχόμενο τρόπο.

Παρατεταμένη αποδέσμευση – Λόγω της ισχυρής και σταθερής δομής της, η υδρογέλη μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως φορέας φαρμάκων, επιτρέποντας την αργή και παρατεταμένη απελευθέρωση των φαρμάκων στο σώμα. Αυτό είναι ιδιαίτερα χρήσιμο για μακροχρόνιες θεραπείες, όπως θεραπεία καρκίνου ή αντιβιοτικά που καταπολεμούν τις λοιμώξεις.

Αντικατάσταση κατεστραμμένων ιστών – Το Hydrogel μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία δομών παρόμοιες με τους φυσικούς ιστούς του σώματος, βοηθώντας στην αναγέννηση των κυττάρων και στην απελευθέρωση αυξητικών παραγόντων που επιταχύνουν την επούλωση των πληγών.

Αναγεννητική ιατρική – Αυτή η τεχνολογία μπορεί να βοηθήσει στην αναγέννηση κατεστραμμένου ιστού μετά από τραυματισμό ή χειρουργική επέμβαση, παρέχοντας μια πλατφόρμα που βοηθά τα κύτταρα να αναπτυχθούν και να επουλωθούν γρηγορότερα.

Ο καθηγητής Olli Ikkala, ένας από τους επικεφαλής της μελέτης, περιέγραψε αυτή την ανακάλυψη ως παράδειγμα του πώς η φύση εμπνέει την τεχνολογική καινοτομία.

«Αυτή η εργασία είναι ένα εξαιρετικό παράδειγμα του πώς τα βιολογικά υλικά μας εμπνέουν να αναζητήσουμε νέους συνδυασμούς ιδιοτήτων σε συνθετικά υλικά». «Φανταστείτε ρομπότ με «στιβαρό», αυτοθεραπευόμενο δέρμα ή κάποιο συνθετικό ύφασμα που επισκευάζεται μόνο του», είπε ο καθηγητής.

Τα «στιβαρά» ρομπότ είναι έξυπνα μηχανήματα σχεδιασμένα να λειτουργούν σε δύσκολες συνθήκες χωρίς να υποστούν ζημιά ή να χάσουν την απόδοσή τους.

Αυτό σημαίνει ότι ένα ρομπότ μπορεί να αντέξει εξωτερικές επιρροές όπως: ακραίες περιβαλλοντικές αλλαγές, χαμηλές ή υψηλές θερμοκρασίες, υγρασία, άμμο, σκόνη ή υψηλή πίεση.

Τα «στιβαρά» αντέχουν επίσης κραδασμούς και συγκρούσεις και μπορούν να συνεχίσουν να λειτουργούν ακόμη και μετά από πτώσεις ή συγκρούσεις με άλλα αντικείμενα. Προσαρμόζονται επίσης σε απρόβλεπτες συνθήκες, μπορούν να λειτουργήσουν σε ανώμαλο έδαφος, σε νερό, χώρο ή ολισθηρές επιφάνειες.

Ο συνδυασμός της νέας αυτο-θεραπευόμενης τεχνολογίας υδρογέλης με στιβαρά ρομπότ σημαίνει ότι αυτά τα ρομπότ μπορούν να επιδιορθώσουν τις ζημιές τους, παρατείνοντας τη διάρκεια ζωής τους και μειώνοντας την ανάγκη συντήρησης.