Hidrogēls uz peptīdu bāzes ir daudzsološs audu un orgānu atjaunošanai

Apvienojot biomedicīnisko precizitāti un dabas iedvesmotu inženieriju, Otavas Universitātes vadīta zinātnieku komanda ir radījusi želejveida materiālu, kam ir milzīgs potenciāls ātri atjaunot plašu bojāto orgānu un audu klāstu cilvēka organismā.

Otavas Universitātes Medicīnas fakultātes asociētā profesora Dr. Emilio I. Alarkona vadītais progresīvais pētījums nākotnē varētu ietekmēt miljonu cilvēku dzīvi, izmantojot peptīdu hidrogelus, kas var aizzīmogot ādas brūces, piegādāt terapeitiskos līdzekļus bojātajam sirds muskulim un atjaunot bojātas radzenes.

“Mēs izmantojam peptīdus, lai radītu terapeitiskus risinājumus. Komanda smeļas iedvesmu no dabas, lai izstrādātu vienkāršus risinājumus brūču slēgšanai un audu atjaunošanai,” saka Dr. Alarkons, zinātnieks un Otavas Universitātes Sirds institūta Bioinženierijas un terapeitisko risinājumu (BEaTS) grupas direktors, kura novatoriskie pētījumi koncentrējas uz jaunu materiālu izstrādi ar audu reģenerācijas spējām.

Peptīdi ir molekulas, kas atrodamas dzīvos organismos, un hidrogēli ir uz ūdens bāzes veidots materiāls ar želejveida tekstūru, kas ir izrādījies noderīgs terapeitiskiem nolūkiem.

Pētījumā, kas publicēts žurnālā “Advanced Functional Materials” un ko kopīgi vadīja Dr. Eriks Sūronens un Dr. Marks Rūels, izmantotā pieeja ir unikāla. Lielākā daļa audu inženierijā pētīto hidrogelu ir iegūti no dzīvniekiem un ir balstīti uz olbaltumvielām, taču kopīgās komandas radītais biomateriāls ir uzlabots ar inženierijas ceļā iegūtiem peptīdiem. Tas padara to piemērotāku klīniskajai praksei.

Dr. Ruels, Otavas Universitātes Medicīnas fakultātes Šūnu un molekulārās medicīnas katedras profesors un Otavas Universitātes Sirds institūta Sirds ķirurģijas nodaļas pētījumu vadītājs, uzskata, ka pētījuma rezultāti varētu būt revolucionāri.

“Neskatoties uz gadu tūkstošiem ilgu evolūciju, cilvēka reakcija uz brūču dzīšanu joprojām ir nepilnīga,” saka Dr. Ruels. “Mēs redzam patoloģiskas rētas, sākot no ādas griezumiem līdz acu traumām un sirds labošanai pēc sirdslēkmes. Dr. Alarkons, Dr. Sūronens un pārējā mūsu komanda ir pievērsušies šai problēmai gandrīz divas desmitgades. Dr. Alarkona raksts žurnālā “Uzlaboti funkcionālie materiāli” piedāvā jaunu veidu, kā padarīt brūču dzīšanu, orgānu dzīšanu un pat pamata rētu dzīšanu pēc operācijas daudz terapeitiski vadāmāku un tādējādi optimizētu cilvēka veselībai.”

Sintezēti peptīdi tūlītējai mīksto audu atjaunošanai. Uzlaboti funkcionālie materiāli (2024). DOI: 10.1002/adfm.202402564

Patiešām, galvenais ir spēja modulēt peptīdu biomateriālu. Otavas Universitātes komandas hidrogēli ir izstrādāti tā, lai tos varētu pielāgot, padarot izturīgo materiālu piemērotu lietošanai plašam audu klāstam. Būtībā divkomponentu recepti var pielāgot, lai palielinātu adhēziju vai samazinātu citu komponentu daudzumu atkarībā no ķermeņa daļas, kurai nepieciešams remonts.

“Mūs ļoti pārsteidza mūsu materiālu pielietojumu klāsts,” saka Dr. Alarkons. “Mūsu tehnoloģija piedāvā integrētu risinājumu, kas ir pielāgots atkarībā no mērķa audiem.”

Dr. Alarkons arī norāda, ka šie pētījumi liecina, ka biomimetisko hidrogelu terapeitiskā iedarbība ir ļoti efektīva un ka to lietošana ir ievērojami vienkāršāka un izmaksu ziņā efektīvāka nekā citas reģenerācijas metodes.

Materiāli tika izstrādāti ar zemām izmaksām un mērogojamā formātā, kas ir kritiski svarīga īpašība daudziem liela mēroga biomedicīnas pielietojumiem. Komanda izstrādāja arī ātras skrīninga sistēmu, kas ievērojami samazināja izstrādes izmaksas un testēšanas laiku.

“Šis ievērojamais izmaksu un laika samazinājums ne tikai padara mūsu materiālu ekonomiski dzīvotspējīgāku, bet arī paātrina tā potenciālu klīniskai lietošanai,” saka Dr. Alarkons.

Kādi ir pētniecības komandas nākamie soļi? Viņi veiks lielus dzīvnieku izmēģinājumus, lai sagatavotos testēšanai ar cilvēkiem. Līdz šim sirds un ādas pētījumi ir veikti ar grauzējiem, un radzenes pētījumi ir veikti ex vivo.