Forskere designer 'smart' sårhelingsteknik
Ny forskning, offentliggjort i tidsskriftet Avancerede materialer, baner vejen for "en ny generation af materialer, der aktivt arbejder med væv til at drive [sår] heling."
Da flere og flere kirurgiske procedurer udføres i USA, er antallet af infektioner på kirurgisk sted også stigende.
Kroniske sår, der ikke heler - som dem, der forekommer i diabetes - er ofte vært for en bred vifte af bakterier i form af en biofilm.
Sådanne biofilmbakterier er ofte meget modstandsdygtige over for behandling, og antimikrobiel resistens øger kun muligheden for, at disse sår bliver inficeret.
Ifølge nylige skøn påvirker kroniske sår ca. 5,7 millioner mennesker i USA. Nogle kroniske sår kan resultere i amputationer, som det er tilfældet med diabetessår.
På globalt plan tilnærmer forskere, at et kronisk, ikke-helbredende diabetessår hvert 30. sekund forårsager en amputation.
I denne sammenhæng er der et stort behov for innovative, effektive sårhelingsmetoder. Ny forskning viser løfter i denne henseende, da forskere har udtænkt et molekyle, der hjælper med at udnytte kroppens naturlige helbredende kræfter.
Molekylerne kaldes trækkraftaktiverede nyttelast (TrAPs). De er vækstfaktorer, der hjælper materialer som kollagen med at interagere mere naturligt med kroppens væv.
Ben Almquist, Ph.D., en lektor ved Institut for Ingeniørvidenskab ved Imperial College London i Storbritannien, ledede den nye forskning.
TrAP-teknologi og sårheling
Materialer som kollagen bruges ofte til sårheling. For eksempel kan kollagensvampe behandle forbrændingsskader, og kollagenimplantater kan hjælpe knogler med at regenerere.
Men hvordan interagerer kollagen med væv? I såkaldte stilladsimplantater bevæger celler sig gennem kollagenstrukturen og trækker stilladset sammen med dem. Dette udløser helende proteiner, såsom vækstfaktorer, der hjælper vævet med at regenerere.
I den nye undersøgelse konstruerede Almquist og teamet TrAP-molekyler for at genskabe denne naturlige proces. Forskerne ”foldede” DNA-tråde til aptamerer, som er tredimensionelle former, der binder til proteiner.
Derefter designede de et "håndtag", som cellerne greb. De fastgjorde celler til den ene ende af håndtaget og et kollagenstillads til den anden ende.
Lab-tests afslørede, at cellerne trak TrAP'erne sammen, da de bevægede sig gennem kollagenimplantaterne. Til gengæld aktiverede denne vækstproteiner, der udløste helingsprocessen i vævet.
Forskerne forklarer, at denne teknik genskaber helingsprocesser, der findes i hele den naturlige verden. "Brug af cellebevægelse til at aktivere heling findes i skabninger, der spænder fra havsvampe til mennesker," siger Almquist.
"Vores tilgang efterligner dem og arbejder aktivt med de forskellige sorter af celler, der ankommer i vores beskadigede væv over tid for at fremme heling," tilføjer han.
En 'ny generation' af helbredende materialer
Undersøgelsen afslørede også, at tilpasning af det cellulære håndtag ændrer typen af celler, der kan fastgøres og fastholdes på TrAP'erne.
Til gengæld gør dette TrAPs i stand til at frigive personaliserede regenerative proteiner baseret på de celler, der er knyttet til håndtaget.
Denne tilpasningsevne til forskellige typer celler betyder, at teknikken kan anvendes på forskellige sårtyper - lige fra knoglebrud til arvævsskader forårsaget af hjerteanfald og nerveskader til diabetessår.
Endelig er aptamer allerede godkendt som lægemidler til human klinisk brug, hvilket kan betyde, at TrAP-teknikken muligvis bliver bredt tilgængelig hurtigere end senere.
”TrAP-teknologien giver en fleksibel metode til at skabe materialer, der aktivt kommunikerer med såret og giver nøgleinstruktioner, når og hvor de er nødvendige,” forklarer Almquist.
”Denne form for intelligent, dynamisk heling er nyttig i alle faser af helingsprocessen, har potentialet til at øge kroppens chance for at komme sig og har vidtrækkende anvendelser på mange forskellige sårtyper,” tilføjer han.
Forskeren konkluderer, "[t] hans teknologi har potentialet til at tjene som en leder af sårreparation og orkestrere forskellige celler over tid for at arbejde sammen om at helbrede beskadiget væv."
"Vores teknologi kan hjælpe med at lancere en ny generation af materialer, der aktivt arbejder med væv for at drive helbredelse."
Ben Almquist, Ph.D.
