Un bandaj bioinspirat care folosește forța corpului pentru a accelera vindecarea rănilor
Un material bioinspirat, dezvoltat de cercetători de la Imperial College London, accelerează procesul de vindecare a rănilor și repararea pielii umane.
Acest material captează proteinele de vindecare ale corpului, eliberându-le doar atunci când celulele de reparare trag de ele, livrând semnalele de vindecare exact acolo și atunci când sunt necesare.
Într-o nouă cercetare publicată în revista Nature Materials, bandajele au ajutat rănile de pe un model de șoarece să se închidă mai repede și au îmbunătățit repararea țesutului cutanat uman în teste de laborator – aceasta fiind pentru prima dată când acest mecanism a fost demonstrat în țesut viu și reparat.
Rănile, cum ar fi ulcerele de picior diabetice, arsurile și leziunile traumatice, afectează milioane de oameni și costă NHS miliarde în fiecare an. Rănile care nu se vindecă complet lasă pacienții în durere și la risc de infecție, punând presiune asupra sistemelor de sănătate.
Cercetătorii afirmă că abordarea ar putea reduce, într-o bună zi, necesitatea de medicamente fabricate costisitoare, prin utilizarea moleculelor de reparare recoltate direct din rănile sau sângele pacientului.
Lucrările se bazează pe o descoperire anterioară de la Imperial, publicată pentru prima dată în 2019, care a demonstrat conceptul în culturi simple de celule de laborator – un mediu controlat, foarte diferit de complexitatea unei răni reale. Prin trecerea dincolo de cultura celulară în medii biologic complexe, cercetarea marchează un pas major către aplicarea clinică.
Prin testarea materialului în leziuni osoase la șoareci, răni cutanate la șoareci și piele umană vie menținută în laborator, cercetătorii au arătat că mecanismul poate funcționa în țesutul rănit în diferite medii biologice.
„Ceea ce mă entuziasmează cel mai mult este că acest lucru funcționează în pielea umană vie. Putem observa celulele de reparare migrând în bandajul de vindecare și confirmăm că materialul interacționează cu biologia umană. Acest rezultat mă face optimist că această abordare are un viitor în clinică”, a declarat Dr. Magdalene Ho din Departamentul de Bioinginerie de la Imperial și autor principal al studiului.
O modalitate mai inteligentă de a livra semnalele de vindecare
Vindecarea depinde de factorii de creștere – proteine care spun celulelor să se miște, să se multiplice, să formeze vase de sânge și să reconstruiască țesutul. În rănile greu de vindecat, aceste semnale sunt adesea prea slabe, vin la momentul greșit sau se descompun înainte de a termina treaba. Tratamentele actuale încearcă să remedieze această problemă prin administrarea unor doze mari de medicamente cu factori de creștere prin spray-uri sau creme, dar aceste proteine se descompun rapid și pot părăsi rana înainte de a putea ajuta. Alte abordări folosesc materiale pentru a susține structura rănii, dar nu oferă instrucțiunile biologice pe care le oferă factorii de creștere.
În loc să inunde rana cu medicamente sau să acționeze doar ca un suport, noul material selectează proteinele de vindecare specifice din rană sau sânge și le menține inactive. Atunci când o celulă de reparare intră în rană și trage de bandaj, proteinele sunt eliberate și livrate direct acelei celule în momentul și locul precis în care se desfășoară repararea.
Acest design bioinspirat permite sistemului să funcționeze cu doze de sute până la mii de ori mai mici decât abordările convenționale de livrare a factorilor de creștere, și de peste 2.000 de ori mai mici decât un produs clinic cu factori de creștere.
Dr. Ben Almquist, profesor asociat în bioinginerie, co-director al Rețelei de Excelență în Vindecarea și Regenerarea Rănilor de la Imperial și autor senior al studiului, a declarat: „Ceea ce se remarcă în mod special în această cercetare este că propriul corp al pacientului devine farmacia. Nu livrăm un medicament fabricat și sperăm că va supraviețui suficient de mult pentru a funcționa. Capturăm ceea ce corpul deja produce și îi dăm înapoi celulelor care au nevoie, prin codificarea inteligenței direct în material, activată de un singur semnal garantat a fi prezent exact acolo unde se desfășoară vindecarea: forța fizică a unei celule care trage de împrejurimi.”
Mr. Shehan Hettiaratchy OBE, profesor de practică în chirurgie plastică și reconstructivă la Imperial, care nu a fost implicat în cercetare, a spus: „Aceasta este o descoperire majoră în vindecarea rănilor. Știm de mult timp că corpul este cel mai bun vindecător al rănilor, cu excepția cazului în care acest sistem este perturbat. Ceea ce face această tehnologie este să valorifice acel sistem pentru a-l readuce pe drumul cel bun, pentru a vindeca rănile pe care corpul le întâmpină cu dificultăți. Acest lucru ar putea avea un impact enorm asupra rănilor cronice și, de asemenea, ar putea ajuta la asigurarea faptului că rănile acute, cum ar fi cele cauzate de traume sau accidente, sunt optimizate pentru a se vindeca de la început.”
Cercetătorii au testat tehnologia în medii din ce în ce mai realiste. Într-un model de leziune osoasă la șoareci, a ajutat la formarea de noi vase de sânge. În pielea umană vie în laborator, bandajul a îmbunătățit viteza de creștere a țesutului în material. În rănile de piele ale șoarecilor, rănile tratate erau mult mai mici după zece zile. În toate aceste cazuri, materialele care nu puteau fi activate prin tragerea celulelor nu au avut aceleași efecte.
Versiunea de îngrijire a rănilor devine mai accesibilă
Bandajul colaborează cu procesul de reparare al corpului și poate colecta proteine de vindecare direct dintr-o rană sau din sânge, ceea ce ar putea ajuta la reducerea necesității de medicamente fabricate costisitoare și a stocării la rece necesare pentru a le menține stabile.
Aceasta ar putea face îngrijirea avansată a rănilor mai accesibilă în medicina de urgență, în situații umanitare, în îngrijirea de primă linie și în sistemele de sănătate cu resurse reduse, unde rănile severe sunt frecvente și terapiile avansate sunt cele mai greu accesibile.
Această cercetare este dezvoltată ca o oportunitate de spinout de la Imperial. Traxion Biotech, condus de Dr. Magdalene Ho și Dr. Ben Almquist, cu Mr. Hettiaratchy servind ca consilier medical, este în discuții cu parteneri și profesioniști din domeniul sănătății pentru a aduce această abordare în utilizare clinică.
