帝國(guó)研究人員開發(fā)了一種新的生物激發(fā)材料，可以與周圍組織相互作用，促進(jìn)愈合。
材料被廣泛用于幫助傷口愈合：膠原海綿可以幫助治療燒傷和褥瘡，支架狀植入物可以用于修復(fù)骨折的骨頭。然而，組織修復(fù)的過程會(huì)隨著時(shí)間的推移而改變，因此科學(xué)家們正在尋找在愈合過程中與組織相互作用的生物材料。
“從海洋海綿到人類的生物利用細(xì)胞運(yùn)動(dòng)來激活治療。我們的方法是模仿這一點(diǎn)，利用傷口中不同的細(xì)胞類型來促進(jìn)愈合。”-生物工程系的本阿爾奎斯特博士。
現(xiàn)在，倫敦帝國(guó)理工學(xué)院的本阿爾奎斯特博士和他的團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了一種新分子，可以改變傳統(tǒng)材料和人體工作方式。他們的方法被稱為牽引激活有效載荷(TrAP)，它可以使材料與身體的自然修復(fù)系統(tǒng)對(duì)話，以促進(jìn)愈合。
研究人員表示，將TrAP整合到現(xiàn)有的醫(yī)療材料中可能會(huì)徹底改變治療損傷的方式。倫敦帝國(guó)理工學(xué)院生物工程系的Almquist博士說：“我們的技術(shù)可以幫助開發(fā)新一代材料，這種材料可以主動(dòng)與組織相互作用，促進(jìn)愈合。”
研究結(jié)果發(fā)表在《先進(jìn)材料》雜志上。
行動(dòng)呼吁
受傷后，細(xì)胞會(huì)在傷口中發(fā)現(xiàn)的膠原蛋白“支架”中“爬行”，就像一只在網(wǎng)上導(dǎo)航的蜘蛛。當(dāng)它們移動(dòng)時(shí)，它們會(huì)拉動(dòng)支架，從而激活隱藏的愈合蛋白，并開始修復(fù)受傷的組織。
這項(xiàng)研究的研究人員設(shè)計(jì)了一種方法來復(fù)制這種自然愈合方法。他們將DNA片段折疊成一種叫做適體的三維形狀，并將其附著在蛋白質(zhì)上。然后，他們將可定制的“手柄”連接到細(xì)胞上，然后將另一端連接到支架上(如膠原蛋白)。
“這種智能愈合在愈合過程的每個(gè)階段都很有用，這可能會(huì)增加身體恢復(fù)的機(jī)會(huì)，在許多不同類型的傷口中都有深遠(yuǎn)的用途?！?生物工程系的本阿爾奎斯特博士。
在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試其技術(shù)時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)細(xì)胞在爬行通過膠原蛋白支架時(shí)會(huì)被TrAP吸引。拉動(dòng)TrAP像鞋帶一樣展開，露出并激活愈合蛋白。這些蛋白質(zhì)指導(dǎo)愈合細(xì)胞的生長(zhǎng)和繁殖。
研究人員還發(fā)現(xiàn)，通過改變細(xì)胞的“手柄”，他們可以改變哪些類型的細(xì)胞可以被抓住和拉動(dòng)，這樣他們就可以根據(jù)特定時(shí)間存在的細(xì)胞，定制TrAP來釋放特定的治療蛋白。通過這種方式，TrAP產(chǎn)生的材料可以在傷口修復(fù)過程中，在合適的時(shí)間與合適類型的細(xì)胞智能地相互作用。
這是科學(xué)家首次在人工材料中使用不同的細(xì)胞類型來激活愈合蛋白。這項(xiàng)技術(shù)模仿了自然界中發(fā)現(xiàn)的治療方法。阿爾奎斯特博士說：“從海洋海綿到人類的所有生物都利用細(xì)胞運(yùn)動(dòng)來激活治療。我們的方法是模仿這一點(diǎn)，在傷口中使用不同的細(xì)胞品種來促進(jìn)愈合?！?
從實(shí)驗(yàn)室到人類
這種方法適用于不同的細(xì)胞類型，因此可以用于多種損傷，如骨折、疤痕組織和心臟病發(fā)作后的神經(jīng)損傷。雖然目前已經(jīng)采取了干預(yù)措施，但無法治愈的傷口患者也迫切需要新技術(shù)，如糖尿病足潰瘍，這是非創(chuàng)傷性截肢的主要原因。
TrAP相對(duì)容易創(chuàng)建，并且完全是人工的，這意味著它們可以在不同的實(shí)驗(yàn)室中輕松地重新創(chuàng)建，并在工業(yè)規(guī)模上擴(kuò)大規(guī)模。它們的適應(yīng)性也意味著它們可以幫助科學(xué)家創(chuàng)造新的方法，用于疾病、干細(xì)胞和組織發(fā)育的實(shí)驗(yàn)室研究。
適體目前被用作藥物，這意味著它們已被證明是安全的，并針對(duì)臨床應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化。因?yàn)門rAP可以使用對(duì)人類安全的適體，它們可能能夠在比從零開始的方法更短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)入診所。
Almquist博士說：“TrAP提供了一種靈活的方式來主動(dòng)與傷口溝通，并在需要的時(shí)候和地點(diǎn)提供關(guān)鍵的指示。這種智能康復(fù)方法在康復(fù)過程的每個(gè)階段都很有用，可能會(huì)增加身體受傷的幾率。這項(xiàng)技術(shù)可以作為傷口修復(fù)的指南，隨著時(shí)間的推移，協(xié)調(diào)不同的細(xì)胞一起修復(fù)受損的組織?！?
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