Хидрогел на пептидна основа обещава да се използва за възстановяване на тъкани и органи

Чрез комбиниране на биомедицинска прецизност и вдъхновено от природата инженерство, екип от учени, ръководен от Университета в Отава, създаде гелообразен материал, който показва огромен потенциал за бързо възстановяване на широк спектър от увредени органи и тъкани в човешкото тяло.

Авангардни изследвания, ръководени от доцент д-р Емилио И. Аларкон от Медицинския факултет на Университета в Отава, биха могли да повлияят на живота на милиони хора в бъдеще с пептидни хидрогелове, които могат да запечатват кожни рани, да доставят терапевтични средства до увредения сърдечен мускул и да възстановяват увредените роговици.

„Използваме пептиди, за да създаваме терапевтични решения. Екипът черпи вдъхновение от природата, за да разработи прости решения за затваряне на рани и възстановяване на тъкани“, казва д-р Аларкон, учен и директор на групата за биоинженерство и терапевтични решения (BEaTS) в Сърдечния институт на Университета в Отава, чиито пионерски изследвания са фокусирани върху разработването на нови материали с възможности за регенерация на тъкани.

Пептидите са молекули, открити в живите организми, а хидрогеловете са материал на водна основа с гелообразна текстура, който се е доказал като полезен за терапевтични цели.

Подходът, използван в изследването, публикувано в Advanced Functional Materials и ръководено съвместно от д-р Ерик Сууронен и д-р Марк Руел, е уникален. Повечето хидрогелове, изучавани в тъканното инженерство, са от животински произход и на протеинова основа, но биоматериалът, създаден от съвместния екип, е обогатен с инженерни пептиди. Това го прави по-приложим в клиничната практика.

Д-р Руел, професор в катедрата по клетъчна и молекулярна медицина в Медицинския факултет на Университета в Отава и ръководител на изследователската дейност в отделението по сърдечна хирургия в Сърдечния институт на Университета в Отава, смята, че резултатите от проучването могат да бъдат революционни.

„Въпреки хилядолетията еволюция, човешкият отговор на заздравяването на рани остава несъвършен“, казва д-р Руел. „Виждаме анормални белези от кожни разрези до наранявания на очите и възстановяване на сърцето след инфаркт. Д-р Аларкон, д-р Сууронен и останалата част от нашия екип са фокусирани върху този проблем от близо две десетилетия. Статията на д-р Аларкон в „Advanced Functional Materials“ представлява нов начин за по-лесно терапевтично управление на заздравяването на рани, органи и дори основни белези след операция и следователно оптимизиране за човешкото здраве.“

Синтезирани пептиди за незабавно възстановяване на меки тъкани. Разширени функционални материали (2024). DOI: 10.1002/adfm.202402564

Всъщност, ключът е способността за модулиране на пептидния биоматериал. Хидрогеловете на екипа на Университета в Отава са проектирани да бъдат персонализирани, което прави здравия материал адаптивен за употреба в широк спектър от тъкани. По същество, двукомпонентната рецепта може да бъде променена, за да се увеличи адхезивността или да се намалят други компоненти, в зависимост от частта от тялото, която се нуждае от ремонт.

„Бяхме много изненадани от обхвата на приложенията, които нашите материали могат да постигнат“, казва д-р Аларкон. „Нашата технология предлага интегрирано решение, което е персонализирано в зависимост от целевата тъкан.“

Д-р Аларкон също така отбелязва, че тези проучвания показват, че терапевтичните ефекти на биомиметичните хидрогелове са високоефективни и че тяхното използване е значително по-просто и по-рентабилно от други подходи за регенерация.

Материалите са разработени на ниска цена и в мащабируем формат, което е критично качество за много мащабни биомедицински приложения. Екипът е разработил и система за бърз скрининг, която значително е намалила разходите за разработка и времето за тестване.

„Това значително намаляване на разходите и времето не само прави нашия материал по-икономически изгоден, но и ускорява потенциала му за клинично приложение“, казва д-р Аларкон.

Какви са следващите стъпки за изследователския екип? Те ще проведат големи проучвания върху животни в подготовка за тестове върху хора. Досега са проведени проучвания върху сърце и кожа при гризачи, а работата с роговицата е извършена ex vivo.