Гидрогели контролируют воспаление, чтобы заживлять раны

Исследователи из Университета Райса и сотрудники Техасского института сердца создали базовый набор инъекционных гидрогелей, которые могут помочь в заживлении ран, доставке лекарств и лечении рака. Они проанализировали, как различные гидрогели вызывают или не вызывают воспалительные реакции организма.

Гидрогели, разработанные в Университете Райса, предназначены для инъекций. Они имитируют клеточные каркасы в определенных местах, в то время как организм укрепляет эти «строительные леса» новыми кровеносными сосудами и клетками. Со временем гидрогели разлагаются, оставляя на своем месте естественную ткань. Кроме того, они могут переносить химические и биологические подсказки, которые определяют структуру каркаса или сходство с окружающей тканью.

Новое исследование показало, что существует возможность настройки многодоменных пептидных гидрогелей для получения соответствующего воспалительного ответа.

Результаты работы ученых были опубликованы в журнале «Biomaterials».

«Мы работали над гидрогелями на основе пептидов несколько лет и произвели около 100 различных видов. В текущем исследовании мы хотели отойти немного назад и понять некоторые фундаментальные способы, благодаря которым происходит модификация биологической среды» - сообщили ученые.

Исследователи хотели понять, как синтетические гидрогели влияют на воспалительный ответ окружающих тканей. Для этого они протестировали различные биосовместимые гидрогели на уровень воспалительного ответа.

«Воспалительная реакция чрезвычайно важна для заживления ран и очищения их от инфекции… Воспаление – это положительный процесс, который запускает восстановление сети сосудов. В нем задействуются все виды клеток, являющиеся регенеративными для того или иного участка» - сообщили исследователи.

Они протестировали четыре основных типа гидрогеля (два с положительным зарядом и два с отрицательным), чтобы увидеть, какое воспаление они вызовут. Ученые обнаружили, что положительно заряженные гидрогели вызывают более сильный воспалительный ответ, чем отрицательно заряженные.

По словам исследователей, среди положительно заряженных материалов, в зависимости от химического состава, вызывающего этот заряд, они могут сгенерировать сильный или умеренный воспалительный ответ. Для заживления ран подходит умеренный ответ, а в случае с лечением рака более эффективной будет повышенная воспалительная реакция. В случае с доставкой лекарств лучше использовать отрицательно заряженные гидрогели.

Команда из Техасского института сердца помогла проанализировать клеточный ответ на гидрогели с помощью многомерной проточной цитометрии.

Результаты этой работы закладывают основу для точной настройки доставки лекарств. Кроме того, гидрогели совместимы с различными типами клеток, что может помочь в противоопухолевой терапии.

«Одна из проблем лечения стволовыми клетками заключается в том, что адоптивно перенесенные клетки не всегда остаются в больших количествах в месте инъекции, - отметили исследователи. – Смешивание этих относительно инертных, отрицательно заряженных гидрогелей со стволовыми клетками перед инъекцией может преодолеть это ограничение».

Данное исследование является фундаментальным, а не ориентированным на конкретное применение, но оно имеет большое значение для долгосрочной цели внедрения синтетических гидрогелей в клиническую практику.

Источник: https://www.sciencedaily.com/releases/2019/12/191216122411.htm