Гидрогели имеют множество вариантов использования, включая контактные линзы, доставку доз лекарств в организм, увлажнители, хранение воды в почве, очистку загрязненной воды и в качестве гелеобразующих и загустяющих агентов. Гидрогель — это гель, изготовленный из типа пластика, способного связывать воду.

Исследователи из ETH Zurich и Empa разработали первый гидрогелевый имплантат , предназначенный для использования в фаллопиевых трубах. Это нововведение выполняет две функции: одна — действовать как контрацептив, другая — предотвращать развитие эндометриоза у реципиента или останавливать его распространение, если оно уже произошло.

Около четырех лет назад Инге Херрманн пополнила свою исследовательскую группу на кафедре машиностроения и технологического инжиниринга в ETH и Empa. Новым членом стал старший врач, специализирующийся на гинекологии, который стремился проводить клинически вдохновленные исследования. Такого рода междисциплинарное сотрудничество стало экспериментом для всей команды.

Их первоначальной целью было превратить гидрогель в новый вид контрацептива для женщин. Однако после того, как исследовательская группа начала общаться с гинекологом, они поняли, что имплантация гидрогеля для закупорки фаллопиевых труб также может помочь предотвратить эндометриоз.

Профилактика эндометриоза путем окклюзии маточных труб
Около 10% женщин страдают эндометриозом. Однако до сих пор неясно, что именно вызывает это состояние. Предполагается, что во время менструации кровь течет обратно по фаллопиевым трубам в брюшную полость. Эта кровь содержит клетки слизистой оболочки матки (эндометрия), которые оседают в брюшной полости и в результате могут вызывать воспаление, боль и образование рубцовой ткани.

Исследователи нашли способ создания гидрогелевого имплантата, способного успешно закупоривать маточные трубы и тем самым предотвращать ретроградную менструацию.

Они описывают свои выводы в исследовании , опубликованном в журнале Advanced Materials .

«Мы обнаружили, что имплантат должен быть изготовлен из чрезвычайно мягкого геля, по консистенции напоминающего желе, который не оказывает воздействия на собственные ткани и не воспринимается как инородное тело и не отторгается им», — объясняет Александр Антис, ведущий автор исследования.

Преимущество гидрогелей в том, что они разбухают при контакте с жидкостью. В результате этот новый имплантат изначально имеет длину около двух миллиметров. Но после имплантации в фаллопиевы трубы в рамках нехирургической процедуры с использованием гистероскопа — инструмента для осмотра полости матки — имплантат разбухает более чем в два раза от своего первоначального размера. Затем гидрогель действует как барьер как для спермы, так и для крови.

«Наш гидрогелевый имплантат можно легко и быстро разрушить с помощью ультрафиолетового света или специального раствора, так что реципиентам не придется проходить инвазивную и рискованную операцию, если они решат отменить процедуру», — говорит Херрманн.

Инновации посредством междисциплинарного сотрудничества
Энтис говорит, что одной из самых больших проблем было достижение правильного баланса между стабильностью и разлагаемостью. «Мы хотели убедиться, что имплантат был совместимым, а также стабильным».

С этой целью исследователи сначала провели эксперименты ex-vivo на человеческих (и животных) фаллопиевых трубах, которые, например, были удалены в ходе лечения рака яичников. Затем они протестировали свою инновацию на живой свинье; спустя три недели гидрогелевый имплантат все еще был на месте, и не было никаких признаков реакции на инородное тело.

Совместно с ETH и Швейцарской федеральной лабораторией материаловедения и технологий (Empa) исследователи подали патент. Но имплантат еще предстоит пройти долгий путь, прежде чем он будет готов к выходу на рынок.

Поскольку эндометриоз является заболеванием человека, сложно сказать, как гидрогелевый имплантат будет вести себя в долгосрочной перспективе после установки в фаллопиевых трубах, особенно когда реципиенты занимаются интенсивной физической деятельностью, например спортом. Более того, пока неясно, достаточно ли только блокирования фаллопиевых труб для предотвращения эндометриоза.

«Мы прочесали базы данных, чтобы найти данные, касающиеся пациентов с эндометриозом, у которых были удалены маточные трубы », — говорит Херрманн. Такие случаи могли бы показать, действительно ли эта мера останавливает развитие эндометриоза в брюшной полости, добавляет она.

«До сих пор было проведено очень мало исследований на стыке материаловедения , технологической инженерии и гинекологии. Но это жизненно важная область исследований. Мы надеемся, что наша работа будет считаться значимым шагом в правильном направлении», — говорит Херрманн, недавно открывший Ingenuity Lab в университетской больнице Балгрист, целью которой является внедрение инновационных технологий в области материалов в клиники.