水凝膠可控制炎癥以幫助治愈
賴斯大學生物工程師從分子合成的用于愈合的水凝膠距離診所只有幾步之遙。
德州心臟研究所(THI)的水稻研究人員和合作者已經(jīng)建立了一組可注射的水凝膠,它們有望幫助傷口愈合,輸送藥物和治療癌癥。至關(guān)重要的是,他們分析了化學上獨特的水凝膠如何激發(fā)或不激發(fā)人體的炎癥反應(yīng)。
賴斯開發(fā)的水凝膠被設(shè)計成可注射的,并在所需的位置模擬細胞支架。它們充當占位符,而人體自然將新的血管和細胞喂入支架,支架會隨著時間的流逝而降解,從而將自然組織留在其位置。水凝膠還可以攜帶化學或生物提示,從而確定支架的結(jié)構(gòu)或?qū)χ車M織的親和力。
由化學家,生物工程師Jeffrey Hartgerink和Rice的研究生Tania Lopez-Silva領(lǐng)導的這項研究,以及THI流式細胞儀和成像核心總監(jiān),Darren Woodside的研究表明,應(yīng)該可以調(diào)節(jié)多域肽水凝膠的生產(chǎn)針對他們正在治療的疾病的適當炎癥反應(yīng)。
該研究發(fā)表在《生物材料》上。
Hartgerink說:“多年來,我們一直在研發(fā)基于肽的水凝膠,已經(jīng)生產(chǎn)了約100種不同類型的凝膠。” “在本文中,我們想備份一點,并了解它們改變生物環(huán)境的一些基本方法。”
研究人員想具體了解合成水凝膠如何影響環(huán)境的炎癥反應(yīng)。這項為期兩年的研究為測試各種生物相容性水凝膠引發(fā)的炎癥反應(yīng)的水平提供了第一個機會。
“通常,我們認為炎癥是有害的,”哈特格林克說。“那是因為炎癥有時與疼痛有關(guān),沒有人喜歡疼痛。但是炎癥反應(yīng)對于傷口愈合和清除感染也非常重要。
萊斯大學和得克薩斯心臟研究所的研究人員測試了合成的,生物相容性水凝膠的樣品,以了解調(diào)節(jié)它們?nèi)绾斡绊懭梭w的炎癥反應(yīng)。正在開發(fā)水凝膠以幫助傷口愈合,輸送藥物和治療癌癥。圖片來源:萊斯大學/得克薩斯心臟研究所
他說:“我們不希望炎癥為零;我們希望適當?shù)难装Y。” “如果我們想治愈傷口,炎癥是好事,因為它開始了重建脈管系統(tǒng)的過程。它募集了所有可以再生該部位的細胞。”
實驗室測試了四種基本的水凝膠類型-兩種帶正電荷,兩種帶負電荷 -以查看它們會引發(fā)哪種炎癥。他們發(fā)現(xiàn),帶正電荷的水凝膠比帶負電荷的水凝膠引發(fā)的炎癥反應(yīng)強得多。
Hartgerink說:“在陽性物質(zhì)中,取決于產(chǎn)生電荷的化學物質(zhì),我們可以產(chǎn)生強烈或中等程度的炎癥反應(yīng)。” “如果您要進行傷口愈合,那么您確實希望得到適度的答復,我們在四種材料之一中看到了這一點。
他說:“但是,如果您想接受癌癥治療,那么更高的炎癥反應(yīng)可能會更有效。” “對于諸如藥物輸送之類的對炎癥無助的事情,一種帶負電荷的物質(zhì)可能會更好。
“基本上,我們正在奠定基礎(chǔ),以了解如何圍繞這些材料引起的炎癥反應(yīng)開發(fā)材料。這將為我們提供最大的成功機會。”
THI小組通過多維流式細胞術(shù)幫助分析了細胞對水凝膠的反應(yīng)。
伍德賽德說:“這項工作的結(jié)果為通過功能相關(guān)且可預測的輸送工具專門定制治療劑的輸送奠定了基礎(chǔ)。” “除了提供藥物外,這些水凝膠還與多種細胞類型兼容。
他說:“目前干細胞療法的問題之一是過繼轉(zhuǎn)移的細胞不一定在注射部位大量滯留。” “在注射前將這些相對惰性的,帶負電荷的水凝膠與干細胞混合可以克服這一限制。”
哈特格林克說,這項工作是基礎(chǔ)性的,而不是針對特定的應(yīng)用,但是對于將合成水凝膠帶入臨床的長期目標來說很重要。哈特格林克說:“我們一直在猜測我們對這種材料的許多好事和正確的事情,現(xiàn)在我們對它們?yōu)槭裁词钦_的有了更多的機械理解。”
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