Vědci navrhují „inteligentní“ techniku hojení ran
Nový výzkum publikovaný v časopise Pokročilé materiály, připravuje půdu pro „novou generaci materiálů, které aktivně pracují s tkáněmi k podpoře hojení [ran]“.
Jak se ve Spojených státech provádí stále více chirurgických zákroků, zvyšuje se také počet infekcí v místě chirurgického zákroku.
Chronické rány, které se nehojí - například ty, které se vyskytují při cukrovce - často hostují širokou škálu bakterií ve formě biofilmu.
Takové bakterie z biofilmu jsou často velmi odolné vůči léčbě a antimikrobiální rezistence pouze zvyšuje možnost infekce těchto ran.
Podle nedávných odhadů postihují chronické rány přibližně 5,7 milionu lidí v USA. Některé chronické rány mohou vést k amputacím, jako je tomu u diabetických vředů.
Na globální úrovni se vědci přibližují, že každých 30 sekund způsobuje chronický nehojící se diabetický vřed amputaci.
V této souvislosti existuje naléhavá potřeba inovativních a účinných metod hojení ran. Nový výzkum v tomto ohledu ukazuje naději, protože vědci vymysleli molekulu, která pomáhá využívat přirozené léčivé síly těla.
Molekuly se nazývají užitečné zatížení aktivované trakční silou (TrAPs). Jsou to růstové faktory, které pomáhají materiálům, jako je kolagen, přirozenější interakcí s tkáněmi těla.
Nový výzkum vedl Ben Almquist, Ph.D., odborný asistent na katedře inženýrství na Imperial College London ve Velké Británii.
Technologie TrAP a hojení ran
Při hojení ran se často používají materiály, jako je kolagen. Například kolagenové houby mohou léčit popáleniny a kolagenové implantáty mohou pomoci kostem regenerovat.
Jak ale kolagen interaguje s tkání? V takzvaných implantátech na lešení se buňky pohybují kolagenovou strukturou a lešení táhnou spolu s nimi. To spouští léčivé proteiny, jako jsou růstové faktory, které pomáhají tkáni regenerovat.
V nové studii Almquist a tým navrhli molekuly TrAP, aby znovu vytvořili tento přirozený proces. Vědci „složili“ řetězce DNA na aptamery, což jsou trojrozměrné tvary, které se váží na proteiny.
Poté navrhli „rukojeť“ pro uchopení buněk. Na jeden konec rukojeti připevnili buňky a na druhý konec kolagenové lešení.
Laboratorní testy odhalily, že buňky táhly TrAPy, když procházely kolagenovými implantáty. To zase aktivovalo růstové proteiny, které spustily proces hojení v tkáni.
Vědci vysvětlují, že tato technika obnovuje hojivé procesy, které existují v celém přírodním světě. "Použití buněčného pohybu k aktivaci hojení se vyskytuje u tvorů od mořských hub až po lidi," říká Almquist.
"Náš přístup je napodobuje a aktivně pracuje s různými odrůdami buněk, které se časem dostanou do naší poškozené tkáně, aby podpořily hojení," dodává.
„Nová generace“ léčivých materiálů
Výzkum také odhalil, že vyladění buněčné rukojeti mění typ buněk, které se mohou připojit a držet na TrAPs.
To zase umožňuje TrAP uvolňovat personalizované regenerační proteiny na základě buněk, které se připojily k rukojeti.
Tato přizpůsobivost různým typům buněk znamená, že lze tuto techniku aplikovat na různé typy ran - od zlomenin kostí až po poranění jizev způsobených infarkty a od poškození nervů po diabetické vředy.
A konečně, aptamery jsou již schváleny jako léky pro klinické použití u lidí, což by mohlo znamenat, že technika TrAP může být široce dostupná spíše dříve než později.
„Technologie TrAP poskytuje flexibilní metodu pro vytváření materiálů, které aktivně komunikují s ránou a poskytují klíčové pokyny, kdykoli a kde jsou potřeba,“ vysvětluje Almquist.
"Tento druh inteligentního, dynamického hojení je užitečný během každé fáze procesu hojení, má potenciál zvýšit šanci těla na zotavení a má dalekosáhlé využití u mnoha různých typů ran," dodává.
Výzkumník dospěl k závěru, že „jeho technologie má potenciál sloužit jako vodič při hojení ran, který v průběhu času organizuje různé buňky, aby spolupracovaly na hojení poškozených tkání.“
"Naše technologie by mohla pomoci uvést na trh novou generaci materiálů, které aktivně pracují s tkáněmi na podporu hojení."
Ben Almquist, Ph.D.
