Ten wstrzykiwalny żel może odbudować mięśnie, skórę i tkankę tłuszczową
Leczenie ran Newsy Nowe technologie Pod sliderem

Ten wstrzykiwalny żel może odbudować mięśnie, skórę i tkankę tłuszczową

Ten tekst przeczytasz w 3 min.

Wypadki samochodowe, rany bojowe oraz operacje wiążą się z uszkodzeniami tkanek miękkich, często zbyt dużymi, by ciało mogło zregenerować się samodzielnie. Z tego powodu naukowcy postanowili opracować wzmocniony nanowłóknami wstrzykiwalny żel, który może odbudować brakujące tkanki mięśniowe i łączne, służąc jako rusztowanie i pobudzając wzrost komórek leczących rany.

Obecnie stosowane żele nie sprawdzają się w przypadku dużych urazów

Do tej pory zespół testował materiał tylko na szczurach i królikach. Jeśli jednak zadziała on równie dobrze u ludzi, może w przyszłości stanowić dla chirurgów rekonstrukcyjnych szybki i łatwy sposób na to, by pomóc pacjentom zregenerować utracone tkanki bez powstawania blizn i deformacji.

– Utrata tkanek miękkich jest powszechnym problemem w medycynie klinicznej – powiedział Sashank Reddy, chirurg rekonstrukcyjny w Johns Hopkins University School of Medicine w Baltimore. – Chirurdzy mogą przeszczepiać tkanki z innego obszaru ciała do miejsca uszkodzenia. Ale to wiąże się z kolejnym urazem u pacjentów i utratą tkanki z innej części ciała. Chirurdzy mogą również wstawiać syntetyczne implanty, jednak komórki układu odpornościowego zazwyczaj po prostu izolują te implanty, pozostawiając w efekcie grube, włókniste blizny.

Istnieją również wypełnienia przypominające żel. Gdy obrażenia są małe – rzędu wielkości palca – chirurdzy często wstrzykują żel wykonany z kwasu hialuronowego (HA), które mogą łączyć się z komórkami układu odpornościowego, zwanymi makrofagami. Gdy te napotykają cząsteczki HA, zazwyczaj wysyłają sygnały, które pobudzają m.in. komórki tworzące naczynia krwionośne do regenerowania rany. Jednak w przypadku większych uszkodzeń żele bazujące ja kwasie hialuronowym nie są w stanie wystarczające efektywnie utrzymać swojej struktury. Naukowcy próbowali wzmocnić żele, łącząc ich cząsteczki – aby jednak żele stały się wystarczająco mocne i twarde, by zachowywały się jak tkanki, naukowcy muszą dodać tak wiele ogniw, że w efekcie tworzy to sztywną siatkę 3D, której pory są zbyt małe, aby makrofagi przez nią przenikały.

– To zmienia biologię – powiedziała Jennifer Elisseeff, inżynier biomedyczny w Johns Hopkins, która nie była częścią zespołu Reddy. – W rezultacie makrofagi uwalniają sygnały, które prowadzą do powstawania blizny.

Stworzono żel przypominający naturalne „rusztowanie” dla tkanek

Zespół Sashanka Reddy wymyślił więc lepszy sposób na wzmocnienie żeli HA. Najpierw stworzyli oni nanowłókna z biodegradowalnego polimeru stosowanego przez dziesięciolecia w szwach rozpuszczalnych, zwanego polikaprolaktonem. Następnie doprowadzili do tego, by niektóre z nich zawierały łączniki molekularne zaprojektowane do wiązania się z kwasem hialuronowym. W wielogodzinnym procesie tworzyły się wiązania między łącznikami molekularnymi i cząsteczkami HA, produkując żel, który stał się tak sprężysty jak tkanka miękka. Ponadto potrzebował on jedynie niewielkiej objętości nanowłókien, by uzyskać odpowiednią sztywność.

W praktyce ich mała ilość oznacza, że ​​żel wciąż miał wystarczająco duże pory, aby komórki się łatwo przedostawać.

– Powstała siatka 3D – powiedział Reddy – Uderzająco podobna do macierzy zewnątrzkomórkowej organizmu, czyli naturalnego rusztowania dla zdrowych tkanek.

Żel bazujący na mechanizmach naturalnie zachodzących w ciele

Aby przetestować swój materiał, Reddy i jego zespół wstrzyknęli go królikom, u których wycięto chirurgicznie tkankę tłuszczową. Okazało się, że żel nie tylko przybrał kształt brakującej tkanki, ale również makrofagi mogły łatwo przenikać do rany i uwalniać sygnały inicjujące działanie m.in. naczyń krwionośnych. Jak poinformowali naukowcy, organizmy zwierząt były w stanie odbudować kawałki tkanki o powierzchni 10 centymetrów sześciennych, czyli mniej więcej wielkości ludzkiego palca.

– Nowy żel jest bardzo zaawansowanym naukowo odkryciem – stwierdził Ali Khademhosseini, bioinżynier z University of California w Los Angeles, który nie był zaangażowany w badania.

Jak zauważył, ​​w przeciwieństwie do innych żeli, ten nie zawiera hormonów wzrostu i innych biologicznych cząsteczek sygnałowych – zamiast tego opiera się na mechanizmach naturalnie występujących w ciele, dostosowując do nich własne. Może również pomóc w naprawie tkanek miękkich o określonych funkcjach, takich jak komórki mięśnia sercowego. Hai-Quan Mao, ekspert w dziedzinie biomateriałów i członek zespołu z Johns Hopkins, twierdzi, że naukowcy mają nadzieję wykorzystać to odkrycie w celu naprawy uszkodzeń tkanki po zawale serca.

Badania ukazały się w czasopiśmie „Science Translational Medicine”.

Źródło: Sciencemag.org

Przeczytaj również: Naukowcy stworzyli „białko Frankensteina”, które wspomaga leczenie ran

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *