Materialen worden veel gebruikt om wonden te helpen genezen:collageensponzen helpen bij de behandeling van brandwonden en decubitus, en steigerachtige implantaten worden gebruikt om botten te herstellen. Echter, het proces van weefselherstel verandert in de loop van de tijd, dus ontwikkelen wetenschappers biomaterialen die interageren met weefsels terwijl genezing plaatsvindt.

Nutsvoorzieningen, Dr. Ben Almquist en zijn team aan het Imperial College London hebben een nieuwe molecule ontwikkeld die de manier kan veranderen waarop traditionele materialen met het lichaam werken. Bekend als tractiekracht-geactiveerde payloads (TrAP's), hun methode laat materialen praten met de natuurlijke herstelsystemen van het lichaam om genezing te stimuleren.

De onderzoekers zeggen dat het opnemen van TrAP's in bestaande medische materialen een revolutie teweeg kan brengen in de manier waarop verwondingen worden behandeld. Dr. Almquist, van de afdeling Bioengineering van Imperial, zei:"Onze technologie zou kunnen helpen bij het lanceren van een nieuwe generatie materialen die actief met weefsels werken om genezing te stimuleren."

De bevindingen worden vandaag gepubliceerd in Geavanceerde materialen .

Mobiele oproep tot actie

Na een blessure, cellen 'kruipen' door de collageen 'steigers' die in wonden worden gevonden, als spinnen die door webben navigeren. Terwijl ze bewegen, ze trekken aan het schavot, die verborgen helende eiwitten activeert die beschadigd weefsel beginnen te herstellen.

De onderzoekers ontwierpen TrAP's als een manier om deze natuurlijke geneeswijze na te bootsen. Ze vouwden de DNA-segmenten in driedimensionale vormen die bekend staan ​​als aptameren die stevig aan eiwitten vastklampen. Vervolgens, ze bevestigden een aanpasbaar 'handvat' waar cellen aan het ene uiteinde aan kunnen vastgrijpen, voordat u het andere uiteinde aan een steiger zoals collageen bevestigt.

Tijdens laboratoriumtests van hun techniek, ze ontdekten dat cellen aan de TrAP's trokken terwijl ze door de collageensteigers kropen. Door het trekken ontrafelde de TRAP's zich als schoenveters om de helende eiwitten te onthullen en te activeren. Deze eiwitten instrueren de genezende cellen om te groeien en zich te vermenigvuldigen.

De onderzoekers ontdekten ook dat door het cellulaire 'handvat' te veranderen, ze kunnen veranderen welk type cel kan grijpen en trekken, waardoor ze TrAP's op maat kunnen maken om specifieke therapeutische eiwitten vrij te geven op basis van welke cellen op een bepaald moment aanwezig zijn. Daarbij, de TRAP's produceren materialen die tijdens wondherstel slim kunnen interageren met het juiste type cel op het juiste moment.

Dit is de eerste keer dat wetenschappers genezende eiwitten hebben geactiveerd met behulp van verschillende soorten cellen in door de mens gemaakte materialen. De techniek bootst geneeswijzen na die in de natuur voorkomen. Dr. Almquist zei:"Het gebruik van celbeweging om genezing te activeren wordt gevonden bij wezens, variërend van zeesponzen tot mensen. Onze benadering bootst ze na en werkt actief met de verschillende soorten cellen die in de loop van de tijd in ons beschadigde weefsel aankomen om genezing te bevorderen."

Van laboratorium tot mens

Deze aanpak is aanpasbaar aan verschillende celtypes, dus kan worden gebruikt bij een verscheidenheid aan verwondingen zoals gebroken botten, littekenweefsel na hartaanvallen, en beschadigde zenuwen. Nieuwe technieken zijn ook hard nodig voor patiënten van wie de wonden ondanks de huidige ingrepen niet genezen, zoals diabetische voetzweren, die de belangrijkste oorzaak zijn van niet-traumatische amputaties van het onderbeen.

TRAP's zijn relatief eenvoudig te maken en zijn volledig door de mens gemaakt, wat betekent dat ze gemakkelijk opnieuw kunnen worden gemaakt in verschillende laboratoria en kunnen worden opgeschaald naar industriële hoeveelheden. Hun aanpassingsvermogen betekent ook dat ze wetenschappers kunnen helpen bij het creëren van nieuwe methoden voor laboratoriumonderzoek naar ziekten, stamcellen, en weefselontwikkeling.

Aptameren worden momenteel gebruikt als drugs, wat betekent dat ze al bewezen veilig en geoptimaliseerd zijn voor klinisch gebruik. Omdat TRAP's profiteren van aptameren die momenteel zijn geoptimaliseerd voor gebruik bij mensen, ze kunnen misschien een kortere weg naar de kliniek nemen dan methoden die vanaf nul beginnen.

Dr. Almquist zei:"De TrAP-technologie biedt een flexibele methode om materialen te creëren die actief communiceren met de wond en belangrijke instructies geven wanneer en waar ze nodig zijn. Dit soort intelligente, dynamische genezing is nuttig tijdens elke fase van het genezingsproces, heeft het potentieel om de kans van het lichaam om te herstellen te vergroten, en heeft verreikende toepassingen op veel verschillende soorten wonden. Deze technologie heeft het potentieel om te dienen als geleider voor wondherstel, het orkestreren van verschillende cellen in de loop van de tijd om samen te werken om beschadigde weefsels te genezen."