Новая повязка из нановолокна для эффективного заживления ран

Недавние исследования позволили разработать новые повязки для ран, которые ускоряют заживление и улучшают регенерацию тканей в ранах.

Ученые открыл очень важный аспект заживления ран в конце 1970-х годов, когда понимание этого процесса находилось на очень ранней стадии. Было видно, что любые раны, полученные у ребенка до седьмого месяца беременность не оставляет шрамов, и на ранних стадиях развития плода шрамы заживают быстрее. Это побудило исследователей попытаться воссоздать или воспроизвести эти уникальные свойства кожи плода, которые можно было бы использовать в регенеративной медицине. Известно, что кожа плода имеет очень высокий уровень белок называется фибронектином. Этот белок фибронектин обычно собирается во внеклеточный матрикс, который, в свою очередь, помогает или, скорее, способствует связыванию и адгезии клеток. Уникально то, что это свойство присуще только плоду. кожа и не обнаруживается во взрослых клетках. Чтобы уточнить это свойство, белок фибронектин имеет две уникальные структуры: глобулярную и волокнистую. Глобулярная структура, т.е. сферическая по форме, встречается в крови, тогда как ткани в организме являются волокнистыми. Фибронектины всегда рассматривались как потенциальные хорошие кандидаты для лечение раны но производство волокнистых фибронектинов до сих пор остается проблемой. В двойных исследованиях, опубликованных недавно, исследователи предоставили информацию о двух различных типах нановолокно повязки, в которых используются природные белки растений и животных. Эти повязки рекламируются как очень эффективные в заживлении и восстановлении тканей раны. Эти текущие исследования открыли возможность создания и разработки нановолокон для заживления ран. Вся идея авторов заключалась в создании повязок с целью разработки средств лечения ран, особенно полученных во время войны. Заживление таких ран представляет собой болезненный процесс, и доступные в настоящее время методы лечения ран неэффективны.

В первом исследовании, опубликованном в биоматериаловисследователи из Гарвардской школы инженерии и прикладных наук им. Джона А. Полсона (SEAS) и Института биологической инженерии Висса произвели волокнистый фибронектин на платформе под названием Rotary Jet-Spinning (RJS), разработанной собственными силами.¹. Они описали перевязочный материал для ран с использованием тканей плода. Двухэтапный процесс был простым, в котором сначала жидкий раствор полимера (здесь глобулярный фибронектин, растворенный в растворителе) загружается в резервуар и выталкивается в крошечное отверстие под действием центробежной силы, когда эта машина вращается. Когда этот раствор покидает резервуар, растворитель испаряется и полимеры затвердевают. Эта сильная центробежная сила разворачивает глобулярный фибронектин в маленькие тонкие волокна (менее одного микрометра в диаметре). Эти волокна могут быть собраны в перевязку или повязку. Испытания на животных показали, что раны, обработанные этой новой повязкой на основе фибронектина, показали 2-процентное восстановление кожной ткани всего за 84 дней, в то время как нормальная повязка восстановила 20%. Действие этой повязки было хорошо объяснено. Повязка интегрируется в рану и действует как инструктивный каркас, который затем позволяет различным стволовым клеткам выполнять необходимую регенерацию и способствовать процессу заживления тканей в ране. Материал в конечном итоге поглощается телом. Раны, обработанные этой повязкой на основе фибронектина, имеют очень нормальную толщину эпидермиса, а также структуру дермы. Даже волосы отросли в области раны после того, как она зажила. Это большое достижение, потому что возобновление роста волос остается одной из основных проблем в области заживления ран. По сравнению со стандартными процессами регенерации кожи, эта процедура эффективно восстанавливала ткани, а также регенерировал волосяной фолликул, используя только один материал. Очевидно, что такой подход имеет значительные преимущества для воплощения исследований в жизнь. Эти фибронектиновые повязки могут быть подходящими и полезными для небольших ран, особенно на лице и руках, где важно предотвратить образование рубцов.

В их втором исследовании, опубликованном в Фильтр Здравоохранение Материалы, исследователи разработали нановолокно на основе сои, которое способствовало заживлению ран.². Соевый белок содержит, во-первых, эстрогеноподобные молекулы (которые, как доказано, ускоряют заживление ран), а во-вторых, биоактивные молекулы, которые способствуют построению и поддержанию клеток человека в организме. Эти типы молекул обычно используются в репродуктивной сфере. препарат. Очень интересно, что когда уровень эстрогена в организме женщины выше, порезы и синяки заживают быстрее. Именно по этой причине беременные женщины выздоравливают быстрее, потому что у них такой высокий уровень эстрогена. Это также является причиной того, что у нерожденного ребенка в утробе матери происходит заживление ран без рубцов из-за высокого уровня присутствующего эстрогена. Исследователи использовали тот же RJS для изготовления повязок на раны из ультратонких соевых волокон. Эти эксперименты также показали, что повязки на основе сои и целлюлозы на ранах улучшают заживление ран на 72 процента, по сравнению с 21 процентом в ранах без повязки из соевого белка, что делает их чрезвычайно многообещающими. Эти повязки недороги и поэтому оптимально подходят для широкомасштабного использования, например, для жертв ожогов. Такие экономически эффективные каркасы считаются открытием и обладают огромным потенциалом для регенеративных, особенно для ополченцев, перевязочных материалов под эгидой технологии нановолокон. Гарвардский офис развития технологий защитил интеллектуальную собственность, связанную с этими проектами, и изучает возможности коммерциализации.

Источник (ы)

1. Chantre CO et al. 2018. Нановолокна фибронектина в промышленных масштабах способствуют закрытию ран и восстановлению тканей на модели кожных мышей. биоматериалов. 166 (96). https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2018.03.006

2. Ан С. и др. 2018. Каркасы из соевого белка / нановолокна целлюлозы, имитирующие внеклеточный матрикс кожи, для улучшенного заживления ран. Передовые медицинские материалы. https://doi.org/10.1002/adhm.201701175