Naukowcy opracowują „inteligentną” technikę gojenia ran
Nowe badania, opublikowane w czasopiśmie Zaawansowane materiały, toruje drogę dla „nowej generacji materiałów, które aktywnie współpracują z tkankami, aby przyspieszyć gojenie [ran]”.
Ponieważ w Stanach Zjednoczonych przeprowadza się coraz więcej zabiegów chirurgicznych, rośnie również liczba zakażeń miejsca operacji.
Przewlekłe rany, które się nie goją - takie jak te, które występują w cukrzycy - często zawierają szeroką gamę bakterii w postaci biofilmu.
Takie bakterie biofilmu są często bardzo odporne na leczenie, a oporność na środki przeciwdrobnoustrojowe tylko zwiększa możliwość zakażenia tych ran.
Według ostatnich szacunków, rany przewlekłe dotykają około 5,7 miliona ludzi w USA. Niektóre rany przewlekłe mogą skutkować amputacjami, tak jak ma to miejsce w przypadku owrzodzeń cukrzycowych.
Na poziomie globalnym naukowcy szacują, że co 30 sekund przewlekły, nieuleczający się wrzód cukrzycowy powoduje amputację.
W tym kontekście istnieje pilna potrzeba innowacyjnych, skutecznych metod leczenia ran. Nowe badania są obiecujące w tym względzie, ponieważ naukowcy opracowali cząsteczkę, która pomaga wykorzystać naturalne właściwości lecznicze organizmu.
Cząsteczki nazywane są ładunkami aktywowanymi siłą trakcji (TrAP). Są to czynniki wzrostu, które pomagają materiałom takim jak kolagen w bardziej naturalnej interakcji z tkankami organizmu.
Dr Ben Almquist, wykładowca na wydziale inżynierii w Imperial College London w Wielkiej Brytanii, kierował nowymi badaniami.
Technologia pułapki i gojenie się ran
Materiały takie jak kolagen są często używane do gojenia ran. Na przykład gąbki kolagenowe mogą leczyć oparzenia, a implanty kolagenowe mogą pomóc w regeneracji kości.
Ale jak kolagen oddziałuje z tkanką? W tzw. Implantach rusztowania komórki poruszają się po strukturze kolagenu, ciągnąc za sobą rusztowanie. To uruchamia lecznicze białka, takie jak czynniki wzrostu, które pomagają w regeneracji tkanki.
W ramach nowego badania Almquist i zespół zaprojektowali cząsteczki TrAP, aby odtworzyć ten naturalny proces. Naukowcy „pofałdowali” nici DNA w aptamery, które są trójwymiarowymi kształtami, które wiążą się z białkami.
Następnie zaprojektowali „uchwyt” do chwytania komórek. Przymocowali komórki do jednego końca rękojeści i rusztowania kolagenowego do drugiego końca.
Testy laboratoryjne ujawniły, że komórki przeciągały pułapki wzdłuż implantów kolagenowych. To z kolei aktywuje białka wzrostu, które wyzwalają proces gojenia się tkanki.
Naukowcy wyjaśniają, że ta technika odtwarza procesy lecznicze, które istnieją w całym świecie przyrody. „Użycie ruchu komórek do aktywacji leczenia można znaleźć u stworzeń, od morskich gąbek po ludzi” - mówi Almquist.
„Nasze podejście naśladuje je i aktywnie współpracuje z różnymi odmianami komórek, które docierają z czasem do naszej uszkodzonej tkanki, aby przyspieszyć gojenie” - dodaje.
„Nowa generacja” materiałów leczniczych
Badania ujawniły również, że modyfikowanie uchwytu komórkowego zmienia typ komórek, które mogą przyczepiać się i utrzymywać pułapki.
To z kolei umożliwia TrAP uwalnianie spersonalizowanych białek regeneracyjnych na podstawie komórek, które przyczepiły się do uchwytu.
Ta zdolność przystosowania się do różnych typów komórek oznacza, że technikę tę można zastosować do różnych typów ran - od złamań kości po urazy tkanki bliznowatej spowodowane zawałem serca i uszkodzeniem nerwów po owrzodzenia cukrzycowe.
Wreszcie aptamery zostały już zatwierdzone jako leki do użytku klinicznego u ludzi, co może oznaczać, że technika TrAP może stać się powszechnie dostępna raczej wcześniej niż później.
„Technologia TrAP zapewnia elastyczną metodę tworzenia materiałów, które aktywnie komunikują się z raną i dostarczają kluczowych instrukcji, kiedy i gdzie są potrzebne” - wyjaśnia Almquist.
„Ten rodzaj inteligentnego, dynamicznego leczenia jest przydatny na każdym etapie procesu gojenia, ma potencjał zwiększania szans organizmu na wyzdrowienie i ma daleko idące zastosowania w przypadku wielu różnych rodzajów ran” - dodaje.
Naukowiec podsumowuje: „[t] jego technologia może służyć jako przewodnik gojenia ran, koordynując w czasie różne komórki, aby współpracowały w celu leczenia uszkodzonych tkanek”.
„Nasza technologia może pomóc we wprowadzeniu nowej generacji materiałów, które aktywnie współpracują z tkankami i przyspieszają gojenie”.
Dr Ben Almquist
