Hydrogel na bázi peptidů je příslibem pro opravu tkání a orgánů

Kombinací biomedicínské přesnosti a přírodou inspirovaného inženýrství vytvořil tým vedený Ottawskou univerzitou rosolovitý materiál, který vykazuje obrovský potenciál pro rychlou opravu široké škály poškozených orgánů a tkání v lidském těle.

Špičkový výzkum vedený Dr. Emiliem I. Alarconem, docentem na lékařské fakultě University of Ottawa, by mohl v budoucnu ovlivnit životy milionů lidí pomocí peptidových hydrogelů, které by mohly uzavřít kožní rány a dodat terapeutika poškozenému srdci. Svalu a opravuje poškozený srdeční sval. Rohovka.

„Používáme peptidy k vytváření terapeutických řešení. Tým čerpá inspiraci z přírody k vývoji jednoduchých řešení pro uzavírání ran a opravy tkání,“ říká Dr. Alarcon, vědec a ředitel skupiny BioEngineering and Therapeutic Solutions (BEaTS) na University of Ottawa Heart Institute, jehož průkopnickým výzkumem je vývoj nových materiálů se schopností regenerace tkání.

Peptidy jsou molekuly nacházející se v živých organismech a hydrogely jsou vodné materiály s rosolovitou texturou, které se ukázaly jako užitečné pro terapeutické účely.

Přístup použitý ve studii publikované v Advanced Functional Materials a provedené společně s Dr. Erikem Suuronenem a Dr. Markem Ruelem je jedinečný. Většina hydrogelů studovaných v tkáňovém inženýrství jsou materiály živočišného původu a materiály na bázi proteinů, ale biomateriál vytvořený týmem spolupráce je posílen umělými peptidy. Díky tomu je lépe použitelný v klinické praxi.

Dr. Ruel, profesor na katedře buněčné a molekulární medicíny na lékařské fakultě University of Ottawa a vedoucí výzkumu na katedře kardiochirurgie na University of Ottawa Heart Institute, uvedl, že zjištění studie by mohla být revoluční. p>

„Navzdory tisíciletím evoluce zůstává lidská reakce na hojení ran stále nedokonalá,“ říká Dr. Ruel. „Vidíme nepravidelné jizvy od kožních řezů přes poranění oka až po opravu srdce po infarktu myokardu. Lékaři Alarcon, Suuronen a zbytek našeho týmu se na tento problém zaměřují téměř dvě desetiletí. Publikace Dr. Alarcóna v Advanced Functional Materials představuje nový způsob, jak učinit hojení ran, hojení orgánů a dokonce i základní zjizvení po operaci mnohem lépe terapeuticky zvládnutelné a tudíž optimalizované pro lidské zdraví.“

Syntetizované peptidy pro okamžitou opravu měkkých tkání. Pokročilé funkční materiály (2024). DOI: 10.1002/adfm.202402564

Ve skutečnosti je klíčová schopnost modulovat peptidový biomateriál. Hydrogely týmu University of Ottawa jsou navrženy tak, aby byly laditelné, díky čemuž je tento odolný materiál přizpůsobitelný pro použití v široké škále tkání. Dvousložkovou recepturu lze v zásadě upravit tak, aby se zvýšila přilnavost nebo snížila přilnavost ostatních složek v závislosti na části karoserie, která vyžaduje opravu.

„Byli jsme velmi překvapeni rozsahem aplikací, kterých naše materiály mohly dosáhnout,“ říká Dr. Alarcon. „Naše technologie nabízí integrované řešení, které lze přizpůsobit v závislosti na cílové tkáni.“

Dr. Alarcon také poznamenává, že výsledky výzkumu naznačují, že terapeutické účinky biomimetických hydrogelů jsou vysoce účinné a jejich použití je výrazně jednodušší a nákladově efektivnější než jiné regenerační přístupy.

Materiály byly vyvinuty s nízkými náklady a ve škálovatelném formátu, což je nesmírně důležité pro mnoho rozsáhlých biomedicínských aplikací. Tým také vyvinul rychlý screeningový systém, který výrazně snížil náklady na vývoj a dobu testování.

"Toto významné snížení nákladů a času činí náš materiál nejen ekonomicky životaschopnějším, ale také urychluje jeho potenciál pro klinické použití," říká Dr. Alarcon.

Jaké jsou další kroky výzkumného týmu? Budou provádět velké pokusy na zvířatech v rámci přípravy na testování na lidech. Dosud byly prováděny srdeční a kožní testy na hlodavcích a práce na rohovce byly prováděny ex vivo.