來自哈佛大學John A. Paulson工程與應(yīng)用科學學院(SEAS)和Wyss生物啟發(fā)工程研究所的研究人員開發(fā)出新的傷口敷料，可顯著加速愈合并改善組織再生。在單獨的論文中描述的兩種不同類型的納米纖維敷料在植物和動物中使用天然存在的蛋白質(zhì)以促進愈合和再生組織。

“我們的纖維制造系統(tǒng)是專為開發(fā)戰(zhàn)爭傷口治療藥物而開發(fā)的，”SEAS生物工程和應(yīng)用物理學家塔克家庭教授，該研究的高級作者Kit Parker說。“作為阿富汗的一名士兵，我目睹了可怕的傷口，有時，這些傷口的愈合過程本身就是一種恐怖。這項研究是我團隊中許多人為解決這些問題而花費了多年的努力。”

Parker還是Wyss Institute的核心教員。

發(fā)表在Biomaterials上的最新論文描述了一種受胎兒組織啟發(fā)的傷口敷料。

在20世紀70年代后期，當科學家們在開發(fā)早期開始研究傷口愈合過程時，他們發(fā)現(xiàn)了一些意想不到的事情：在妊娠晚期之前發(fā)生的傷口沒有留下任何傷疤。這為再生醫(yī)學開辟了一系列可能性。但幾十年來，研究人員一直在努力復(fù)制胎兒皮膚的獨特特性。

與成人皮膚不同，胎兒皮膚具有高水平的稱為纖連蛋白的蛋白質(zhì)，其組裝成細胞外基質(zhì)并促進細胞結(jié)合和粘附。纖連蛋白具有兩種結(jié)構(gòu)：在血液中發(fā)現(xiàn)的球狀結(jié)構(gòu)和在組織中發(fā)現(xiàn)的纖維狀結(jié)構(gòu)。盡管纖維狀纖維連接蛋白最有希望用于傷口愈合，但之前的研究主要集中在球狀結(jié)構(gòu)上，部分原因是制造纖維狀纖維連接蛋白是一項重大的工程挑戰(zhàn)。

但帕克和他的團隊是納米纖維工程領(lǐng)域的先驅(qū)。

研究人員使用由Parker's疾病生物物理學小組開發(fā)的名為Rotary Jet-Spinning(RJS)的纖維制造平臺制造纖維狀纖維連接蛋白。RJS的工作原理就像一臺棉花糖機 - 液體聚合物溶液，在這種情況下溶解在溶劑中的球狀纖維連接蛋白被加載到一個儲液器中，并在設(shè)備旋轉(zhuǎn)時通過離心力通過一個微小的開口推出。當溶液離開儲器時，溶劑蒸發(fā)并且聚合物固化。離心力將球狀蛋白質(zhì)展開成細小的纖維?？墒占@些直徑小于1微米的纖維以形成大規(guī)模傷口敷料或繃帶。

“敷料整合到傷口中，就像一個指導(dǎo)性的支架，招募不同的干細胞，這些細胞與再生相關(guān)，并在被吸收到體內(nèi)之前協(xié)助愈合過程，”疾病生物物理學研究組的研究生Christophe Chantre說。該論文的第一作者。

在體內(nèi)試驗中，研究人員發(fā)現(xiàn)用纖連蛋白敷料治療的傷口在20天內(nèi)顯示84%的組織修復(fù)，而用標準敷料治療的傷口恢復(fù)率為55.6%。

研究人員還證明，用纖維連接蛋白敷料治療的傷口接近正常的表皮厚度和真皮結(jié)構(gòu)，甚至重新生長毛囊 - 通常被認為是傷口愈合領(lǐng)域的最大挑戰(zhàn)之一。

“這是向前邁出的重要一步，”Chantre說。“到目前為止，大多數(shù)關(guān)于皮膚再生的工作涉及復(fù)雜的治療，包括支架，細胞甚至生長因子。在這里，我們能夠使用完全材料的方法證明組織修復(fù)和毛囊再生。這對于臨床翻譯具有明顯的優(yōu)勢。”

在發(fā)表于Advanced Healthcare Materials的另一篇論文中，疾病生物物理學小組展示了一種大豆基納米纖維，它也可以增強和促進傷口愈合。

大豆蛋白含有雌激素樣分子 - 已被證明可加速傷口愈合 - 和生物活性分子類似于構(gòu)建和支持人體細胞的分子。

“大豆和纖維連接蛋白纖維技術(shù)的成功歸功于對生殖醫(yī)學的敏銳觀察，”帕克說。“在一個女性的周期中，當她的雌激素水平升高時，切口會愈合得更快。如果你對仍然在子宮內(nèi)的嬰兒進行手術(shù)，它們會有傷疤愈合。這兩種新技術(shù)都植根于迷人的人類生物學的所有主題 - 我們?nèi)绾螐?fù)制。“

與纖連蛋白纖維類似，研究團隊使用RJS將超薄大豆纖維紡成傷口敷料。在實驗中，大豆和基于纖維素的敷料顯示，與沒有敷料的傷口相比，傷口愈合增加了72%，而在沒有大豆蛋白的傷口上愈合增加了21%。

“這些研究結(jié)果顯示了大豆基納米纖維對傷口愈合的巨大希望，”疾病生物物理學研究組的研究生，該論文的第一作者Seungkuk Ahn說。“這些一步到位，具有成本效益的支架可能是下一代再生敷料，并推動了納米纖維技術(shù)和傷口護理市場的發(fā)展。”

據(jù)研究人員稱，兩種敷料在傷口愈合空間都有優(yōu)勢。由醋酸纖維素和大豆蛋白水解物組成的大豆基納米纖維價格低廉，使其成為大規(guī)模使用的理想選擇，例如燒傷。該纖維連接蛋白敷料，在另一方面，可用于面部和手，其中預(yù)防疤痕是非常重要的小傷口。