Forskere designer 'smart' sårhelingsteknikk
Ny forskning, publisert i tidsskriftet Avanserte materialer, baner vei for "en ny generasjon materialer som aktivt arbeider med vev for å drive [sår] helbredelse."
Etter hvert som flere og flere kirurgiske prosedyrer utføres i USA, øker også antall kirurgiske infeksjoner.
Kroniske sår som ikke leges - som de som oppstår ved diabetes - er ofte vert for et bredt spekter av bakterier i form av en biofilm.
Slike biofilmbakterier er ofte veldig motstandsdyktige mot behandling, og antimikrobiell motstand øker bare muligheten for at disse sårene blir smittet.
I følge nylige estimater påvirker kroniske sår omtrent 5,7 millioner mennesker i USA. Noen kroniske sår kan resultere i amputasjoner, slik tilfellet er med diabetessår.
På et globalt nivå anslår forskere at hvert 30. sekund forårsaker et kronisk, ikke-helbredende diabetessår en amputasjon.
I denne sammenheng er det et stort behov for innovative, effektive sårhelingsmetoder. Ny forskning viser løfter i denne forbindelse, ettersom forskere har utviklet et molekyl som hjelper å utnytte kroppens naturlige helbredende krefter.
Molekylene kalles trekkraftaktiverte nyttelaster (TrAPs). De er vekstfaktorer som hjelper materialer som kollagen til å samhandle med kroppens vev mer naturlig.
Ben Almquist, Ph.D., en foreleser ved Institutt for ingeniørfag ved Imperial College London i Storbritannia, ledet den nye forskningen.
TrAP-teknologi og sårheling
Materialer som kollagen brukes ofte i sårheling. For eksempel kan kollagen svamper behandle brannskader, og kollagenimplantater kan hjelpe bein å regenerere.
Men hvordan interagerer kollagen med vev? I såkalte stillasimplantater beveger celler seg gjennom kollagenstrukturen og trekker stillaset sammen med seg. Dette utløser helbredende proteiner, som vekstfaktorer, som hjelper vevet å regenerere seg.
I den nye studien konstruerte Almquist og teamet TrAP-molekyler for å gjenskape denne naturlige prosessen. Forskerne “brettet” DNA-tråder til aptamerer, som er tredimensjonale former som binder seg til proteiner.
Deretter designet de et "håndtak" for celler å gripe. De festet celler i den ene enden av håndtaket og et kollagenstillas i den andre enden.
Lab-tester avslørte at cellene dro TrAP-ene sammen mens de beveget seg gjennom kollagenimplantatene. I sin tur aktiverte dette vekstproteiner som utløste helingsprosessen i vevet.
Forskerne forklarer at denne teknikken gjenskaper helbredelsesprosesser som eksisterer i hele den naturlige verden. "Å bruke cellebevegelse for å aktivere helbredelse finnes i skapninger som spenner fra sjøsvamper til mennesker," sier Almquist.
"Vår tilnærming etterligner dem og jobber aktivt med de forskjellige varianter av celler som kommer i vårt skadede vev over tid for å fremme helbredelse," legger han til.
En ‘ny generasjon’ av helbredende materialer
Forskningen avslørte også at justering av mobilhåndtaket endrer typen celler som kan feste og holde fast i TrAP-ene.
I sin tur gjør dette TrAPs i stand til å frigjøre personlige regenerative proteiner basert på cellene som har festet seg til håndtaket.
Denne tilpasningsevnen til forskjellige typer celler betyr at teknikken kan brukes på forskjellige sårtyper - alt fra beinbrudd til arrvevskader forårsaket av hjerteinfarkt og nerveskade til diabetessår.
Endelig er aptamer allerede godkjent som medisiner for human klinisk bruk, noe som kan bety at TrAP-teknikken kan bli allment tilgjengelig raskere enn senere.
"TrAP-teknologien gir en fleksibel metode for å lage materialer som aktivt kommuniserer med såret og gir viktige instruksjoner når og hvor det er behov for det," forklarer Almquist.
"Denne typen intelligent, dynamisk helbredelse er nyttig i alle faser av helingsprosessen, har potensial til å øke kroppens sjanse til å komme seg, og har vidtrekkende bruksområder på mange forskjellige typer sår," legger han til.
Forskeren konkluderer med at "teknologien hans har potensiale til å fungere som en leder for sårreparasjon, og orkestrere forskjellige celler over tid for å samarbeide om å helbrede skadet vev."
"Vår teknologi kan bidra til å lansere en ny generasjon materialer som aktivt arbeider med vev for å drive helbredelse."
Ben Almquist, Ph.D.
