Ученые разрабатывают методику «умного заживления» ран

Новое исследование, опубликованное в журнале Advanced Materials, открывает путь к «веществам нового поколения, которые активно работают с тканями, стимулируя заживление ран».

С ростом хирургических процедур на Западе также увеличивается число случаев инфицирования тканей в месте хирургического вмешательства.

Хронические раны, которые не заживают — такие, как при диабете, — часто содержат широкий спектр бактерий в форме биопленки.

Эти биопленочные бактерии зачастую очень устойчивы к противомикробным препаратам и их устойчивость заметно увеличивает вероятность заражения этих ран.

Согласно последним оценкам, хронические раны поражают приблизительно 5,7 миллиона человек на Западе. Некоторые хронические раны могут привести к ампутациям, как в случае с диабетическими язвами.

На глобальном уровне исследователи считают, что каждые 30 секунд хроническая неизлечимая диабетическая язва вызывает ампутацию.

В этом контексте существует острая необходимость в инновационных и эффективных методах заживления ран. Новые исследования показывают многообещающие результаты в этом отношении, поскольку ученые разработали молекулу, которая помогает использовать природные целебные свойства самого организма.

Учёные назвали молекулы TrAPs. Они являются факторами роста, которые помогают таким материалам, как коллаген, более естественно взаимодействовать с тканями организма.

Возглавил это исследование Бен Альмквист, доктор философии, лектор в инженерном факультете Имперского колледжа в Лондоне.

Технология TrAP и заживление ран

Такие материалы, как коллаген, довольно часто используются в заживлении ран. Например, коллагеновые губки лечат ожоги, а коллагеновые имплантаты помогают костям восстанавливаться.

Но как коллаген взаимодействует с тканью? В так называемых каркасах имплантов клетки проходят через структуру коллагена, вытягивая каркас вместе с ними. Это запускает заживляющие белки, которые помогают ткани восстанавливаться.

В новом исследовании, Альмквист и его команда разработали молекулы TrAP, чтобы воссоздать этот естественный процесс. Ученые «свернули» нити ДНК в аптамеры, которые представляют собой трехмерные формы, легко связывающиеся с белками.

Затем они разработали «ручку» для захвата клеток. Они прикрепили клетки к одному концу рукоятки, а коллагеновые каркасы к другому концу.

Ученые объясняют, что эта техника воссоздает процессы исцеления, существующие во всем мире природы. «Использование клеточных движений для активизации лечения встречается у всех организмов, начиная от морских губок и заканчивая людьми», — говорит Алмквист.

«Наш подход имитирует эти процессы и активно работает с различными типами «нужных» клеток, которые со временем попадают в нашу поврежденную ткань, чтобы способствовать заживлению», — добавляет он.

«Новое поколение» лечебных материалов

Исследование также показало, что тонкая настройка клеточного маркера может изменять тип клеток, которые могут прикрепляться к TrAP и удерживать их.

В свою очередь, это позволяет TrAP высвобождать персонализированные регенеративные белки на основе клеток, прикрепленных к ручке.

Эта приспособляемость к различным типам клеток означает, что метод может применяться к разнообразным ранам — от переломов костей до травм рубцовой ткани, вызванных сердечными приступами, и до повреждения нервов при диабетических язвах.

Аптамеры уже одобрены в качестве лекарств для клинического применения. Это может означать, что метод TrAP может стать широко доступным совсем скоро.

«Технология TrAP обеспечивает гибкий метод создания материалов, которые активно взаимодействуют с раной, и предоставляет ключевые инструкции, когда и где эти материалы необходимы», — объясняет Алмквист.

Исследователь приходит к выводу, что «его технология способна служить проводником заживления ран, со временем организуя различные клетки для совместной работы над исцелением поврежденных тканей».

«Наша технология может помочь запустить новое поколение материалов, которые активно работают с тканями для стимулирования заживления».

Бен Алмквист, доктор философии