Biomaterialul care vindecă țesuturile din interior

Biomaterialul care vindecă țesuturile din interior poate fi injectat intravenos pentru a reduce inflamația și a facilita repararea celulelor.

Biomaterialul care vindecă țesuturile din interior a fost testat și s-a dovedit eficient în tratarea leziunilor tisulare cauzate de atacuri de cord atât la rozătoare, cât și la modelele de animale mari.

• Ce se întâmplă cu creierul atunci când lucrezi în echipă?
• Locul în care trăiești influențează ce greutate ai, arată un nou studiu

În plus, cercetătorii au demonstrat, într-un model de rozătoare, că biomaterialul ar putea fi benefic pentru pacienții cu leziuni cerebrale traumatice și hipertensiune arterială pulmonară.

„Acest biomaterial permite tratarea țesutului deteriorat din interior spre exterior”, a spus Karen Christman, profesoară de bioinginerie la University of California San Diego, din SUA, și cercetătoare principală a echipei care a dezvoltat materialul.

„Este o nouă abordare a ingineriei regenerative”, a declarat ea, citată de Eurek Alert.

Un studiu privind siguranța și eficacitatea biomaterialului la subiecții umani ar putea începe în decurs de unul până la doi ani, a adăugat Christman. Echipa, care reunește bioingineri și medici, și-a prezentat concluziile în Nature Biomedical Engineering.

Atacurile de cord, o problemă majoră

Se estimează că există aproximativ 785.000 de cazuri noi de atac de cord în Statele Unite în fiecare an și nu există un tratament consacrat pentru repararea daunelor rezultate ale țesutului cardiac. După un atac de cord, se dezvoltă țesut cicatricial, care diminuează funcționarea musculară și poate duce la insuficiență cardiacă congestivă.

„Boala coronariană, infarctul miocardic acut și insuficiența cardiacă congestivă continuă să fie cele mai împovărătoare probleme de sănătate publică care afectează societatea noastră de astăzi”, a spus dr. Ryan R. Reeves, medic la Divizia de Medicină Cardiovasculară a UC San Diego.

„În calitate de cardiolog intervențional, care tratează zilnic pacienți cu boală coronariană și insuficiență cardiacă congestivă, mi-ar plăcea să am o altă terapie pentru a îmbunătăți rezultatele pacienților și pentru a reduce simptomele debilitante”, a spus el.

Cum a fost dezvoltat biomaterialul care vindecă țesuturile din interior?

În studiile anterioare, echipa condusă de Christman a dezvoltat un hidrogel realizat din „schelele” naturale ale țesutului muscular cardiac, cunoscut și sub numele de matrice extracelulară (ECM), care poate fi injectat în țesutul muscular al inimii deteriorat prin intermediul unui cateter.

Gelul formează o schelă în zonele deteriorate ale inimii, încurajând repararea și creșterea de celule noi. Rezultatele unui studiu clinic de succes de fază 1 pe oameni au fost raportate în toamna anului 2019. Dar, deoarece trebuie injectat direct în mușchiul inimii, poate fi utilizat doar la o săptămână sau mai mult după un atac de cord; mai devreme ar risca să provoace daune din cauza procedurii de injectare pe bază de ac.

Echipa a vrut să dezvolte un tratament care să poată fi administrat imediat după un infarct. Asta a însemnat dezvoltarea unui biomaterial care ar putea fi perfuzat într-un vas de sânge din inimă în același timp cu alte tratamente, cum ar fi angioplastia sau un stent, sau injectat intravenos.

„Am căutat să proiectăm o terapie cu biomateriale care să poată fi administrată organelor și țesuturilor greu accesibile și am venit cu metoda de a profita de fluxul sanguin, adică de vasele care furnizează deja sânge către aceste organe și țesuturi”, a spus Martin Spang, prim autor al lucrării.

Un avantaj avut de biomaterialul care vindecă țesuturile din interior este că este distribuit uniform în țesutul deteriorat, deoarece este perfuzat sau injectat intravenos. În schimb, hidrogelul injectat printr-un cateter rămâne în locații precise și nu se răspândește.

O reacție neașteptată

Cercetătorii din laboratorul lui Christman au început cu hidrogelul pe care l-au dezvoltat, care s-a dovedit a fi compatibil cu injecțiile cu sânge în cadrul studiilor de siguranță. Dar dimensiunea particulelor din hidrogel a fost prea mare pentru a viza vasele de sânge cu scurgeri.

Spang a rezolvat această problemă prin introducerea precursorului lichid al hidrogelului într-o centrifugă, ceea ce a permis separarea particulelor mai mari și păstrarea doar a particulelor de dimensiuni nanometrice. Materialul rezultat a fost supus unei dialize și filtrări sterile înainte de a fi liofilizat. Adăugarea de apă sterilă la pulberea finală are ca rezultat un biomaterial care poate fi injectat intravenos sau perfuzat într-o arteră coronară din inimă.

Cercetătorii au testat apoi biomaterialul pe un model de rozătoare cu atac de cord. Ei se așteptau ca materialul să treacă din vasele de sânge în țesut deoarece după un atac de cord se dezvoltă goluri între celulele endoteliale din vasele de sânge.

Dar s-a întâmplat altceva. Biomaterialul s-a legat de acele celule, închizând golurile și accelerând vindecarea vaselor de sânge, reducând astfel inflamația. Cercetătorii au testat biomaterialul și într-un model porcin cu atac de cord, cu rezultate similare.

Biomaterialul care vindecă țesuturile din interior ar putea fi utilizat în tratarea mai multor probleme

Echipa a testat, de asemenea, cu succes ipoteza conform căreia același biomaterial ar putea ajuta la țintirea altor tipuri de inflamație în modelele de șobolani cu leziuni cerebrale traumatice și hipertensiune arterială pulmonară. Laboratorul lui Christman va întreprinde mai multe studii preclinice pentru aceste condiții.

„În timp ce majoritatea lucrărilor din acest studiu au implicat inima, posibilitățile de a trata alte organe și țesuturi greu accesibile pot deschide domeniul biomaterialelor/ingineriilor tisulare în tratarea unor noi boli”, a spus Spang.

Vă recomandăm să citiți și:

Ce s-ar întâmpla dacă ai muri pe Marte? NASA a efectuat „simulări ale morții”

Reducerea sodiului din alimentele ambalate ar putea reduce bolile și salva vieți

Șase minute de exerciții intense zilnic ar putea întârzia apariția Alzheimer

Nesiguranța alimentară duce la cheltuieli de sănătate mai mari