Un'immagine microscopica mostra l'ampia infiltrazione di robusti vasi sanguigni (rosso) in una nuova impalcatura di idrogel sviluppata alla Rice University per aiutare la guarigione delle lesioni interne. Le cellule viola sono cellule simili a periciti che circondano nuove cellule endoteliali, aiutando a stabilizzare i vasi. Le cellule verdi circolano attraverso il nuovo sistema vascolare. Clicca sull'immagine per una versione più grande. Credito:Vivek Kumar/Gruppo di ricerca Hartgerink
Gli scienziati della Rice University hanno trovato l'equilibrio necessario per favorire la guarigione con l'idrogel ad alta tecnologia.
Il chimico del riso Jeffrey Hartgerink, l'autore principale Vivek Kumar e i loro colleghi hanno creato una nuova versione dell'idrogel che può essere iniettato in una ferita interna e aiutarla a guarire mentre si degrada lentamente quando viene sostituito da tessuto naturale.
Gli idrogel sono usati come impalcatura su cui le cellule possono costruire il tessuto. Il nuovo idrogel supera una serie di problemi che hanno impedito loro di raggiungere il loro potenziale per il trattamento delle lesioni e la formazione di nuovi vasi per il trattamento dell'infarto, ictus e malattie ischemiche dei tessuti.
La ricerca appare questo mese sulla rivista dell'American Chemical Society ACS Nano .
L'idrogel del laboratorio di riso è costituito da un peptide sintetico autoassemblante che forma scaffold in nanofibre. Come le versioni precedenti, il materiale può essere iniettato in forma liquida e si trasforma in un gel infuso di nanofibre nel sito della lesione.
Senza sangue per fornire ossigeno e sostanze nutritive ed effettuare rifiuti, la crescita di nuovi tessuti è limitata. Quindi i peptidi sintetici che formano l'idrogel incorporano un mimo del fattore di crescita endoteliale vascolare, una proteina segnale che promuove l'angiogenesi, la crescita di una rete di vasi sanguigni. Nelle simulazioni e nei test di laboratorio, il materiale funziona "straordinariamente bene, "Ha detto Hartgerink.
"Una cosa che differenzia il nostro lavoro è la qualità dei vasi sanguigni che si formano, " ha detto. "In molta della letteratura pubblicata, vedi anelli che hanno solo il rivestimento delle cellule endoteliali, e questo indica un vaso sanguigno molto immaturo. Questi tipi di navi di solito non persistono, e scompaiono poco dopo la loro comparsa.
"Nel nostro, vedi lo stesso strato di cellule endoteliali, ma che lo circonda c'è uno strato di cellule muscolari lisce che indica un vaso molto più maturo che probabilmente persisterà".
Negli studi precedenti, i materiali sintetici impiantati tendevano a essere incapsulati da barriere fibrose che impedivano alle cellule e ai vasi sanguigni di infiltrarsi nell'impalcatura, ha detto Hartgerink.
"Questo è un problema estremamente comune nei materiali sintetici inseriti nel corpo, " ha detto. "Alcuni evitano questo problema ma se il corpo non ama un materiale e non è in grado di distruggerlo, la soluzione è murarla. Non appena ciò accade, il flusso di nutrienti attraverso quella barriera si riduce quasi a zero. Quindi il fatto che abbiamo sviluppato la somministrazione diretta tramite siringa di un materiale che non sviluppa incapsulamento fibroso è davvero importante".
I ricercatori della Rice University stanno con un'immagine al microscopio del loro idrogel peptidico sintetico, che possono essere iniettati nelle ferite interne per formare impalcature che li aiutano a guarire rapidamente. Da sinistra:Jeffrey Hartgerink, Benjamin Wang, Siyu Shi e Vivek Kumar. Credito:Jeff Fitlow
Caratteristiche degli idrogel precedenti, comprese le risposte immunitarie indesiderate, degradazione superficiale che precede la loro integrazione nei sistemi biologici e il rilascio di sottoprodotti di degradazione artificiale, sono stati eliminati anche Egli ha detto.
"Ci sono molte caratteristiche di questo idrogel che si uniscono per renderlo un sistema unico, " ha detto Hartgerink. "Se guardi attraverso la letteratura a ciò che altre persone hanno fatto, ogni concetto che è coinvolto nel nostro sistema probabilmente esiste già da qualche parte. La differenza è che abbiamo tutte queste caratteristiche in un unico posto che lavorano insieme."
