Naukowcy przekształcają krew w materiały regeneracyjne, torując drogę dla spersonalizowanych implantów drukowanych w 3D

Naukowcy stworzyli nowy materiał biokooperacyjny na bazie krwi, który, jak wykazano, skutecznie regeneruje kości, torując drogę dla spersonalizowanych regeneracyjnych produktów krwiopochodnych, które można zastosować jako skuteczne terapie w leczeniu urazów i chorób.

Naukowcy z Wydziału Farmacji i Inżynierii Chemicznej Uniwersytetu w Nottingham wykorzystali cząsteczki peptydów, które mogą kierować kluczowymi procesami zachodzącymi podczas naturalnego gojenia się tkanek, aby stworzyć żywe materiały, które wspomagają regenerację tkanek. Badania są opublikowany W Zaawansowane materiały.

Większość tkanek naszego ciała ewoluowała tak, aby regenerować pęknięcia lub złamania z niezwykłą skutecznością, o ile są one małe. Ten proces gojenia jest bardzo złożony. Początkowe etapy polegają na tym, że płynna krew tworzy stały krwiak regeneracyjny (RH), bogate i żywe mikrośrodowisko składające się z kluczowych komórek, makrocząsteczek i czynników organizujących regenerację.

Zespół opracował metodologię samoorganizacji, w której syntetyczne peptydy miesza się z pełną krwią pobraną od pacjenta, aby stworzyć materiał łączący kluczowe cząsteczki, komórki i mechanizmy naturalnego procesu gojenia. W ten sposób możliwe było zaprojektowanie materiałów regeneracyjnych, które nie tylko naśladowały naturalną wilgotność względną, ale także poprawiały jej właściwości strukturalne i funkcjonalne.

Materiały te można łatwo składać, manipulować, a nawet drukować w 3D, zachowując normalne funkcje naturalnej wilgotności względnej, takie jak normalne zachowanie płytek krwi, wytwarzanie czynników wzrostu i rekrutacja odpowiednich komórek ważnych dla gojenia. Dzięki tej metodzie zespół wykazał zdolność skutecznej naprawy kości w modelach zwierzęcych przy użyciu własnej krwi zwierzęcia.

Alvaro Mata, profesor inżynierii biomedycznej i biomateriałów w Szkole Farmacji oraz na Wydziale Inżynierii Chemicznej i Środowiska na Uniwersytecie w Nottingham, który kierował badaniem, powiedział: „Przez lata naukowcy przyglądali się syntetycznym podejściu do odtworzenia naturalne środowisko regeneracyjne, co okazało się trudne ze względu na jego wrodzoną złożoność. W tym przypadku przyjęliśmy podejście polegające na próbie pracy z biologią zamiast jej odtwarzania.

„To podejście oparte na biokooperacji otwiera możliwości opracowania materiałów regeneracyjnych poprzez wykorzystanie i udoskonalenie mechanizmów naturalnego procesu gojenia. Innymi słowy, nasze podejście ma na celu wykorzystanie mechanizmów regeneracyjnych, które rozwinęliśmy, jako etapów wytwarzania materiałów regeneracyjnych”.

Współautorem badania jest dr Cosimo Ligorio z Wydziału Inżynierii Uniwersytetu w Nottingham. Mówi: „Możliwość łatwego i bezpiecznego przekształcania ludzkiej krwi w wysoce regeneracyjne implanty jest naprawdę ekscytująca. Krew jest praktycznie bezpłatna i można ją łatwo pozyskać od pacjentów w stosunkowo dużych ilościach.

„Naszym celem jest stworzenie zestawu narzędzi, do którego można będzie łatwo uzyskać dostęp i który można będzie wykorzystać w warunkach klinicznych, aby szybko i bezpiecznie przekształcić krew pacjentów w bogate, dostępne i przestrajalne implanty regeneracyjne”.