新材料可促進傷口愈合

帝國研究人員開發(fā)了一種新的生物激發(fā)材料，可以與周圍組織相互作用，促進愈合。

材料被廣泛用于幫助傷口愈合：膠原海綿可以幫助治療燒傷和褥瘡，支架狀植入物可以用于修復(fù)骨折的骨頭。然而，組織修復(fù)的過程會隨著時間的推移而改變，因此科學(xué)家們正在尋找在愈合過程中與組織相互作用的生物材料。

“從海洋海綿到人類的生物利用細胞運動來激活治療。我們的方法是模仿這一點，利用傷口中不同的細胞類型來促進愈合?！?生物工程系的本阿爾奎斯特博士。

現(xiàn)在，倫敦帝國理工學(xué)院的本阿爾奎斯特博士和他的團隊創(chuàng)造了一種新分子，可以改變傳統(tǒng)材料和人體工作方式。他們的方法被稱為牽引激活有效載荷(TrAP)，它可以使材料與身體的自然修復(fù)系統(tǒng)對話，以促進愈合。

研究人員表示，將TrAP整合到現(xiàn)有的醫(yī)療材料中可能會徹底改變治療損傷的方式。倫敦帝國理工學(xué)院生物工程系的Almquist博士說：“我們的技術(shù)可以幫助開發(fā)新一代材料，這種材料可以主動與組織相互作用，促進愈合。”

研究結(jié)果發(fā)表在《先進材料》雜志上。

行動呼吁

受傷后，細胞會在傷口中發(fā)現(xiàn)的膠原蛋白“支架”中“爬行”，就像一只在網(wǎng)上導(dǎo)航的蜘蛛。當(dāng)它們移動時，它們會拉動支架，從而激活隱藏的愈合蛋白，并開始修復(fù)受傷的組織。

這項研究的研究人員設(shè)計了一種方法來復(fù)制這種自然愈合方法。他們將DNA片段折疊成一種叫做適體的三維形狀，并將其附著在蛋白質(zhì)上。然后，他們將可定制的“手柄”連接到細胞上，然后將另一端連接到支架上(如膠原蛋白)。

“這種智能愈合在愈合過程的每個階段都很有用，這可能會增加身體恢復(fù)的機會，在許多不同類型的傷口中都有深遠的用途?！?生物工程系的本阿爾奎斯特博士。

在實驗室測試其技術(shù)時，他們發(fā)現(xiàn)細胞在爬行通過膠原蛋白支架時會被TrAP吸引。拉動TrAP像鞋帶一樣展開，露出并激活愈合蛋白。這些蛋白質(zhì)指導(dǎo)愈合細胞的生長和繁殖。

研究人員還發(fā)現(xiàn)，通過改變細胞的“手柄”，他們可以改變哪些類型的細胞可以被抓住和拉動，這樣他們就可以根據(jù)特定時間存在的細胞，定制TrAP來釋放特定的治療蛋白。通過這種方式，TrAP產(chǎn)生的材料可以在傷口修復(fù)過程中，在合適的時間與合適類型的細胞智能地相互作用。

這是科學(xué)家首次在人工材料中使用不同的細胞類型來激活愈合蛋白。這項技術(shù)模仿了自然界中發(fā)現(xiàn)的治療方法。阿爾奎斯特博士說：“從海洋海綿到人類的所有生物都利用細胞運動來激活治療。我們的方法是模仿這一點，在傷口中使用不同的細胞品種來促進愈合?！?

從實驗室到人類

這種方法適用于不同的細胞類型，因此可以用于多種損傷，如骨折、疤痕組織和心臟病發(fā)作后的神經(jīng)損傷。雖然目前已經(jīng)采取了干預(yù)措施，但無法治愈的傷口患者也迫切需要新技術(shù)，如糖尿病足潰瘍，這是非創(chuàng)傷性截肢的主要原因。

TrAP相對容易創(chuàng)建，并且完全是人工的，這意味著它們可以在不同的實驗室中輕松地重新創(chuàng)建，并在工業(yè)規(guī)模上擴大規(guī)模。它們的適應(yīng)性也意味著它們可以幫助科學(xué)家創(chuàng)造新的方法，用于疾病、干細胞和組織發(fā)育的實驗室研究。

適體目前被用作藥物，這意味著它們已被證明是安全的，并針對臨床應(yīng)用進行了優(yōu)化。因為TrAP可以使用對人類安全的適體，它們可能能夠在比從零開始的方法更短的時間內(nèi)進入診所。

Almquist博士說：“TrAP提供了一種靈活的方式來主動與傷口溝通，并在需要的時候和地點提供關(guān)鍵的指示。這種智能康復(fù)方法在康復(fù)過程的每個階段都很有用，可能會增加身體受傷的幾率。這項技術(shù)可以作為傷口修復(fù)的指南，隨著時間的推移，協(xié)調(diào)不同的細胞一起修復(fù)受損的組織。”

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