Недавние исследования позволили разработать новые повязки для ран, которые ускоряют заживление и улучшают регенерацию тканей в ранах.
В конце 1970-х годов, когда понимание этого процесса находилось на очень ранней стадии, ученые обнаружили очень важный аспект заживления ран. Было замечено, что любые раны, полученные у ребенка до седьмого месяца беременности , не оставляют шрамов, а на ранних стадиях развития плода наблюдается быстрое заживление без образования рубцов. Это побудило исследователей попытаться воссоздать или воспроизвести эти уникальные свойства кожи плода, которые могли бы быть использованы в регенеративной медицине. Известно, что кожа плода содержит очень высокий уровень белка, называемого фибронектином. Этот белок, фибронектин, обычно образует внеклеточный матрикс, который, в свою очередь, помогает или, скорее, способствует связыванию и адгезии клеток. Уникальность этого свойства заключается в том, что оно характерно только для кожи плода и не встречается в клетках взрослых. Чтобы подробнее объяснить это свойство, белок фибронектин имеет две уникальные структуры: глобулярную и фиброзную. Глобулярная структура, то есть сферическая по форме, встречается в крови, тогда как ткани в организме имеют фиброзную структуру. Фибронектины всегда рассматривались как потенциально эффективные средства для заживления ран , однако производство фиброзных фибронектинов до сих пор оставалось сложной задачей. В недавно опубликованных исследованиях ученые представили результаты изучения двух различных типов нановолоконных повязок, в которых используются природные белки растений и животных. Эти повязки позиционируются как очень эффективные для заживления и регенерации тканей в ране. Текущие исследования открыли возможность создания и разработки нановолокон для заживления ран. Основная идея авторов заключалась в создании повязок с целью разработки терапевтических средств для лечения ран, особенно полученных во время войны. Заживление таких ран — болезненный процесс, и существующие методы лечения ран недостаточно эффективны.
В первом исследовании, опубликованном в журнале Biomaterials , исследователи из Гарвардской школы инженерных и прикладных наук имени Джона А. Полсона (SEAS) и Института биоинженерных разработок имени Висса изготовили волокнистый фибронектин на разработанной ими платформе под названием Rotary Jet-Spinning (RJS) ¹ . Они описали повязку для ран с использованием фетальной ткани. Двухэтапный процесс был простым: сначала жидкий полимерный раствор (в данном случае, глобулярный фибронектин, растворенный в растворителе) загружается в резервуар и под действием центробежной силы вдавливается в крошечное отверстие во время вращения машины. Когда раствор покидает резервуар, растворитель испаряется, и полимеры затвердевают. Эта сильная центробежная сила разворачивает глобулярный фибронектин в мелкие тонкие волокна (диаметром менее одного микрометра). Эти волокна можно использовать для изготовления повязок или бинтов. Исследования на животных показали, что раны, обработанные новой фибронектиновой повязкой, восстановили 84% кожной ткани всего за 20 дней, в то время как обычные повязки восстановили 55.6%. Принцип действия этой повязки хорошо изучен. Повязка интегрируется в рану и действует как направляющий каркас, который позволяет различным стволовым клеткам осуществлять необходимую регенерацию и способствовать процессу заживления тканей в ране. В конечном итоге материал абсорбируется организмом. Раны, обработанные этой фибронектиновой повязкой, имеют очень нормальную толщину эпидермиса, а также нормальную архитектуру дермы. Даже волосы отросли в области раны после ее заживления. Это большое достижение, поскольку восстановление роста волос остается одной из главных проблем в области заживления ран. По сравнению со стандартными процессами регенерации кожи, эта процедура эффективно восстанавливает ткани и регенерирует волосяные фолликулы, используя возможности всего одного материала. Очевидно, что такой подход имеет значительные преимущества для внедрения результатов исследований в практическое применение. Эти фибронектиновые повязки могут быть подходящими и полезными для небольших ран, особенно на лице и руках, где важно предотвратить образование рубцов.
Во втором исследовании, опубликованном в журнале Advanced Healthcare Materials , исследователи разработали нановолокно на основе сои, которое способствует заживлению ран² . Соевый белок содержит, во-первых, эстрогеноподобные молекулы (которые, как доказано, ускоряют заживление ран), и, во-вторых, биоактивные молекулы, которые участвуют в построении и поддержании клеток человека в организме. Эти типы молекул обычно используются в репродуктивной медицине . Очень интересно, что при повышенном уровне эстрогена в организме женщины порезы или синяки заживают быстрее. Именно поэтому у беременных женщин заживление ран происходит быстрее, поскольку у них очень высокий уровень эстрогена. Это также объясняет, почему у плода в утробе матери наблюдается заживление ран без образования рубцов благодаря высокому уровню эстрогена. Исследователи использовали тот же RJS для получения ультратонких соевых волокон, используемых в качестве повязок для ран. Эти эксперименты также показали, что повязки на основе сои и целлюлозы обеспечивают увеличение и улучшение заживления ран на 72%, по сравнению с 21% в ранах без повязки из соевого белка, что делает их чрезвычайно перспективными. Эти повязки недороги и поэтому оптимально подходят для широкомасштабного использования, например, для пострадавших от ожогов. Такие экономически эффективные каркасы считаются настоящим открытием и обладают огромным потенциалом для регенеративной терапии, особенно для военнослужащих, в рамках нановолоконных технологий. Управление по развитию технологий Гарвардского университета защитило интеллектуальную собственность, связанную с этими проектами, и изучает возможности коммерциализации.
Источник (ы)
1. Chantre CO и др. 2018. Нановолокна фибронектина, полученные в промышленных масштабах, способствуют заживлению ран и восстановлению тканей в дермальной модели мыши. Биоматериалы . 166(96). https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2018.03.006
2. Ahn S et al. 2018. Нановолоконные каркасы из соевого белка и целлюлозы, имитирующие внеклеточный матрикс кожи, для ускорения заживления ран. Advanced Healthcare Materials . https://doi.org/10.1002/adhm.201701175
Комментарии закрыты.