Het benutten van unieke expertise in de geest van samenwerking is een van de succesformules van Carnegie Mellon University. In de afgelopen drie jaar werkten Phil Campbell en Xi (Charlie) Ren samen aan onderzoek met betrekking tot ruimtelijke controle van extracellulaire blaasjes (EV's). Hun inspanningen hebben een nieuwe strategie opgeleverd die EV-ruimtelijk behoud op lange termijn mogelijk maakt, een belangrijke variabele om toekomstige toepassingen van weefselengineering en regeneratieve geneeskunde mogelijk te maken.

"EV's kunnen worden gezien als de universele communicators - niet alleen in het lichaam, maar in alle levende wezens", legt Campbell, onderzoeksprofessor in biomedische technologie, uit. "Ze komen van nature voor, zijn biocompatibel en kunnen worden gebruikt om berichten tussen cellen op nanoschaalniveau af te leveren."

Studies hebben aangetoond dat op EV gebaseerde therapieën minder snel ongunstige immuunreacties veroorzaken en niet dezelfde logistieke en regelgevende problemen opleveren als therapieën op basis van levende cellen. Hoewel ze veel potentieel hebben, zijn EV's die in hun natuurlijke vorm worden geleverd, meestal vatbaar voor snelle opruiming en missen ze meestal een gecontroleerde, gerichte levering. In sommige toepassingen is herhaalde langdurige dosering vereist, wat uitdagingen met zich meebrengt met zowel de algehele effectiviteit als werkzaamheid.

"Ons werk kwam voort uit een heel eenvoudige vraag", zegt Ren, assistent-professor biomedische technologie. "Er zijn veel aspecten van het beheersen van de biologische functie van EV's, maar als we retentie (van EV's) kunnen bieden, kunnen we dan iets geweldigs doen? Een van de beste manieren om onderzoek vooruit te helpen, is door met andere faculteiten te praten die andere expertise hebben. Wij heb de scheikundige aspecten en tools uit mijn lab gehaald en gekoppeld aan het EV-platform dat door Phil's lab is ontwikkeld om innovatieve nieuwe technologie te presenteren."

In recent onderzoek gepubliceerd in Biomaterials , beschreef de groep een methode voor het immobiliseren van van mesenchymale stamcellen (MSC) afgeleide EV's in collageenhydrogels om angiogenese of de vorming van nieuwe bloedvaten te vergroten, wat een cruciale stap is voor de meeste herstellende en regeneratieve toepassingen. Praktisch gesproken kunnen diabetespatiënten die lijden aan vaatziekten, waarbij de slagaders door hun hele lichaam verhard zijn, baat hebben bij pro-angiogene biomaterialen zoals deze.

Om dit te bereiken, hebben de onderzoekers een selectieve chemische tag op het buitenoppervlak van EV aangebracht, wat geen invloed heeft op de morfologische of functionele eigenschappen. Door deze chemische tag kunnen EV's effectief worden geworteld in hydrogel-implantaten en een robuustere infiltratie van gastheercellen opwekken. In het onderzoek waren angiogene en immunoregulerende reacties vergeleken met 10 keer de hogere dosis die nodig was bij het gebruik van conventionele, niet-geïmmobiliseerde EV's.

"In een notendop, wat we nu kunnen doen, is ruimtelijk bepalen waar we EV's plaatsen en ze daar onder gecontroleerde omstandigheden houden", vatte Campbell samen. "We hebben specifiek gekeken naar het bevorderen van angiogenese voor dit artikel, maar breder dan dat, zou deze techniek kunnen leiden tot meer therapeutische toepassingen voor wondgenezing en andere regeneratieve en herstellende therapieën."

Er worden ook inspanningen geleverd om dit EV-platform toe te passen op botweefselengineering als alternatief voor titanium. De groep ontwerpt steigers en onderzoekt functionalisering om de huidige uitdagingen te overwinnen die titanium presenteert als een beperkt regeneratief middel wanneer het in het lichaam wordt geïmplanteerd.

"We hopen dat we een manier kunnen ontwerpen om niet-biologische materialen, zoals een metalen implantaat, te infuseren met deze hydrogel, met EV geladen, die het lichaam zou kunnen aanmoedigen om het vreemde implantaat tussen de lichaamsdelen te nemen," zei Ren. + Verder verkennen

Kurkuma helpt bij het groeien van kunstmatige bloedvaten en weefsels