Tutkijat suunnittelevat `` älykkään '' haavojen parantamistekniikan
Uusi tutkimus, julkaistu lehdessä Edistyneet materiaalit, tasoittaa tietä "uudelle sukupolvelle materiaaleja, jotka työskentelevät aktiivisesti kudosten kanssa [haavan] paranemisen edistämiseksi".
Kun yhä enemmän kirurgisia toimenpiteitä suoritetaan Yhdysvalloissa, myös leikkauskohdan infektioiden määrä on nousussa.
Krooniset haavat, jotka eivät parane - kuten diabeteksessa esiintyvät -, sisältävät usein laajan valikoiman bakteereja biofilmin muodossa.
Tällaiset biokalvobakteerit ovat usein hyvin joustavia hoidolle, ja antimikrobinen vastustuskyky lisää vain mahdollisuutta, että nämä haavat saavat tartunnan.
Viimeaikaisten arvioiden mukaan krooniset haavat vaikuttavat noin 5,7 miljoonaan ihmiseen Yhdysvalloissa. Jotkut krooniset haavat voivat johtaa amputaatioihin, kuten diabeettisten haavaumien tapauksessa.
Globaalilla tasolla tutkijat arvioivat, että 30 sekunnin välein krooninen, parantumaton diabeettinen haava aiheuttaa amputaation.
Tässä yhteydessä tarvitaan kipeästi innovatiivisia, tehokkaita haavojen parantamismenetelmiä. Uusi tutkimus osoittaa lupauksen tältä osin, kun tutkijat ovat suunnitelleet molekyylin, joka auttaa hyödyntämään kehon luonnollista parantavaa voimaa.
Molekyylejä kutsutaan vetovoimalla aktivoiduiksi hyötykuormiksi (TrAP). Ne ovat kasvutekijöitä, jotka auttavat kollageenin kaltaisia materiaaleja vuorovaikutuksessa kehon kudosten kanssa luonnollisemmin.
Ben Almquist, Ph.D., luennoitsija Lontoon Imperial Collegen insinööritieteiden osastolla, johti uutta tutkimusta.
TrAP-tekniikka ja haavan paraneminen
Materiaaleja, kuten kollageenia, käytetään usein haavan paranemiseen. Esimerkiksi kollageenisienet voivat hoitaa palovammoja, ja kollageeninimplantit voivat auttaa luita uudistumaan.
Mutta miten kollageeni on vuorovaikutuksessa kudoksen kanssa? Niin sanotuissa telineimplantteissa solut liikkuvat kollageenirakenteen läpi vetämällä telineitä mukanaan. Tämä laukaisee parantavia proteiineja, kuten kasvutekijöitä, jotka auttavat kudosta uudistumaan.
Uudessa tutkimuksessa Almquist ja tiimi suunnittelivat TrAP-molekyylit luomaan tämän luonnollisen prosessin uudelleen. Tutkijat "taittivat" DNA-säikeet aptameereiksi, jotka ovat kolmiulotteisia muotoja, jotka sitoutuvat proteiineihin.
Sitten he suunnittelivat "kahvan" solujen tarttumista varten. He kiinnittivät solut kahvan toiseen päähän ja kollageenitelineen toiseen päähän.
Laboratoriotestit paljastivat, että solut vetivät TrAP: itä liikkuessaan kollageenin implanttien läpi. Tämä puolestaan aktivoi kasvuproteiinit, jotka laukaisivat parantumisprosessin kudoksessa.
Tutkijat selittävät, että tällä tekniikalla luodaan parantumisprosesseja, joita esiintyy kaikkialla luonnossa. "Soluliikkeen käyttäminen paranemisen aktivoimiseksi löytyy olennoista, jotka vaihtelevat meren sienistä ihmisiin", Almquist sanoo.
"Lähestymistapamme jäljittelee heitä ja toimii aktiivisesti eri solulajikkeiden kanssa, jotka saapuvat vaurioituneeseen kudokseemme ajan myötä parantumisen edistämiseksi", hän lisää.
”Uuden sukupolven” parantavia aineita
Tutkimus paljasti myös, että solukahvan säätäminen muuttaa solutyyppiä, joka voi kiinnittyä TrAP-laitteisiin ja pitää niitä kiinni.
Tämä puolestaan antaa TrAP-laitteille mahdollisuuden vapauttaa yksilöllisiä regeneratiivisia proteiineja kahvaan kiinnittyneiden solujen perusteella.
Tämä sopeutumiskyky erityyppisiin soluihin tarkoittaa, että tekniikkaa voidaan soveltaa erityyppisiin haavoihin - aina luunmurtumista sydänkohtausten aiheuttamiin arpikudosvammoihin ja hermovaurioista diabeettisiin haavaumiin.
Lopuksi, aptameerit on jo hyväksytty lääkkeinä ihmisen kliiniseen käyttöön, mikä voi tarkoittaa, että TrAP-tekniikka saattaa tulla laajasti saataville ennemmin kuin myöhemmin.
"TrAP-tekniikka tarjoaa joustavan menetelmän luoda materiaaleja, jotka kommunikoivat aktiivisesti haavan kanssa ja antavat tärkeimmät ohjeet milloin ja missä niitä tarvitaan", Almquist kertoo.
"Tällainen älykäs, dynaaminen paraneminen on hyödyllistä parantumisprosessin jokaisessa vaiheessa, sillä on potentiaalia lisätä kehon mahdollisuutta toipua, ja sillä on kauaskantoisia käyttötarkoituksia monenlaisissa haavoissa", hän lisää.
Tutkija päättelee: "[hänen] tekniikallaan on potentiaalia toimia haavan korjaamisen kapellimestarina, järjestämällä eri solut ajan myötä toimimaan yhdessä parantamaan vaurioituneita kudoksia."
"Teknologiamme voi auttaa julkaisemaan uuden sukupolven materiaaleja, jotka työskentelevät aktiivisesti kudosten kanssa paranemisen edistämiseksi."
Ben Almquist, Ph.D.
