I materiali sono ampiamente utilizzati per aiutare a guarire le ferite:le spugne di collagene aiutano a curare ustioni e piaghe da decubito, e gli impianti simili a impalcature sono usati per riparare le ossa. Però, il processo di riparazione dei tessuti cambia nel tempo, così gli scienziati stanno sviluppando biomateriali che interagiscono con i tessuti mentre avviene la guarigione.

Ora, Il dottor Ben Almquist e il suo team dell'Imperial College di Londra hanno creato una nuova molecola che potrebbe cambiare il modo in cui i materiali tradizionali lavorano con il corpo. Noti come carichi utili attivati ​​dalla forza di trazione (TrAP), il loro metodo consente ai materiali di comunicare con i sistemi di riparazione naturali del corpo per favorire la guarigione.

I ricercatori affermano che l'integrazione di Trap nei materiali medici esistenti potrebbe rivoluzionare il modo in cui vengono trattate le lesioni. Dottor Almquist, dal Dipartimento di Bioingegneria dell'Imperial, ha dichiarato:"La nostra tecnologia potrebbe aiutare a lanciare una nuova generazione di materiali che lavorano attivamente con i tessuti per favorire la guarigione".

I risultati sono pubblicati oggi in Materiale avanzato .

Chiamata all'azione cellulare

Dopo un infortunio, le cellule "strisciano" attraverso le "impalcature" di collagene che si trovano nelle ferite, come ragni che navigano nelle ragnatele. Mentre si muovono, tirano sul patibolo, che attiva proteine ​​di guarigione nascoste che iniziano a riparare i tessuti danneggiati.

I ricercatori hanno progettato i Trap come un modo per ricreare questo metodo di guarigione naturale. Hanno piegato i segmenti di DNA in forme tridimensionali note come aptameri che aderiscono saldamente alle proteine. Quindi, hanno attaccato una "maniglia" personalizzabile che le cellule possono afferrare su un'estremità, prima di attaccare l'estremità opposta a un'impalcatura come il collagene.

Durante i test di laboratorio della loro tecnica, hanno scoperto che le cellule hanno tirato sui TRAP mentre strisciavano attraverso le impalcature di collagene. La trazione ha fatto sì che i TrAP si srotolassero come i lacci delle scarpe per rivelare e attivare le proteine ​​curative. Queste proteine ​​istruiscono le cellule in via di guarigione a crescere e moltiplicarsi.

I ricercatori hanno anche scoperto che modificando la "maniglia" cellulare, possono cambiare il tipo di cellula che può afferrare e tirare, permettendo loro di adattare le Trap per rilasciare proteine ​​terapeutiche specifiche in base alle cellule presenti in un determinato momento. Così facendo, i TRAP producono materiali che possono interagire in modo intelligente con il tipo corretto di cellula al momento giusto durante la riparazione della ferita.

Questa è la prima volta che gli scienziati hanno attivato proteine ​​curative utilizzando diversi tipi di cellule in materiali artificiali. La tecnica imita i metodi di guarigione che si trovano in natura. Il Dr. Almquist ha detto:"L'uso del movimento cellulare per attivare la guarigione si trova in creature che vanno dalle spugne di mare agli umani. Il nostro approccio le imita e lavora attivamente con le diverse varietà di cellule che arrivano nel nostro tessuto danneggiato nel tempo per promuovere la guarigione".

Dal laboratorio all'uomo

Questo approccio è adattabile a diversi tipi di cellule, quindi potrebbe essere utilizzato in una varietà di lesioni come ossa fratturate, tessuto cicatriziale dopo attacchi di cuore, e nervi danneggiati. Nuove tecniche sono inoltre disperatamente necessarie per i pazienti le cui ferite non guariranno nonostante gli attuali interventi, come ulcere del piede diabetico, che sono la principale causa di amputazioni non traumatiche degli arti inferiori.

Le trappole sono relativamente semplici da creare e sono completamente create dall'uomo, il che significa che sono facilmente ricreabili in diversi laboratori e possono essere scalati fino a quantità industriali. La loro adattabilità significa anche che potrebbero aiutare gli scienziati a creare nuovi metodi per studi di laboratorio sulle malattie, cellule staminali, e sviluppo dei tessuti.

Gli aptameri sono attualmente usati come farmaci, il che significa che sono già stati dimostrati sicuri e ottimizzati per l'uso clinico. Poiché le trappole sfruttano gli aptameri che sono attualmente ottimizzati per l'uso nell'uomo, potrebbero essere in grado di intraprendere un percorso più breve verso la clinica rispetto ai metodi che iniziano da zero.

Il Dr. Almquist ha dichiarato:"La tecnologia TraP fornisce un metodo flessibile per creare materiali che comunicano attivamente con la ferita e forniscono istruzioni chiave quando e dove sono necessarie. Questo tipo di intelligente, la guarigione dinamica è utile durante ogni fase del processo di guarigione, ha il potenziale per aumentare la possibilità del corpo di recuperare, e ha usi di vasta portata su molti diversi tipi di ferite. Questa tecnologia ha il potenziale per fungere da conduttore di riparazione delle ferite, orchestrare diverse cellule nel tempo per lavorare insieme per guarire i tessuti danneggiati".