Peptiidipõhine hüdrogeel näitab lubadust kudede ja elundite taastamiseks

Ottawa ülikooli juhitud teadlaste meeskond on biomeditsiinilise täpsuse ja loodusest inspireeritud inseneritöö kombineerimise abil loonud geelilaadse materjali, millel on tohutu potentsiaal inimkehas paljude kahjustatud organite ja kudede kiireks parandamiseks.

Ottawa Ülikooli meditsiiniteaduskonna dotsendi dr Emilio I. Alarconi juhitud tipptasemel uuring võib tulevikus mõjutada miljonite inimeste elu peptiidhüdrogeelide abil, mis suudavad sulgeda nahahaavu, toimetada ravimeid kahjustatud südamelihasele ja parandada kahjustatud sarvkesta.

„Me kasutame peptiide terapeutiliste lahenduste loomiseks. Meeskond ammutab inspiratsiooni loodusest, et töötada välja lihtsaid lahendusi haavade sulgemiseks ja kudede parandamiseks,“ ütleb dr Alarcon, teadlane ja Ottawa Ülikooli Südameinstituudi BioEngineering and Therapeutic Solutions (BEaTS) rühma direktor, kelle teedrajav uurimistöö keskendub uute materjalide väljatöötamisele, millel on kudede regenereerimise võime.

Peptiidid on elusorganismides leiduvad molekulid ja hüdrogeelid on veepõhine materjal geelilaadse tekstuuriga, mis on osutunud kasulikuks terapeutilistel eesmärkidel.

Dr Erik Suuroneni ja dr Mark Rueli juhitud uuringus, mis avaldati ajakirjas Advanced Functional Materials, on kasutatud ainulaadset lähenemisviisi. Enamik koetehnoloogias uuritud hüdrogeele on loomset päritolu ja valgupõhised, kuid ühise meeskonna loodud biomaterjali on rikastatud konstrueeritud peptiididega. See muudab selle kliinilises praktikas paremini rakendatavaks.

Dr Ruel, Ottawa Ülikooli Meditsiiniteaduskonna Raku- ja Molekulaarmeditsiini Osakonna professor ning Ottawa Ülikooli Südameinstituudi Südamekirurgia Osakonna uurimistöö juhataja, usub, et uuringu tulemused võivad olla revolutsioonilised.

„Vaatamata aastatuhandete pikkusele evolutsioonile on inimese reaktsioon haavade paranemisele endiselt ebatäiuslik,“ ütleb dr Ruel. „Me näeme ebanormaalset armistumist naha sisselõigetest silmavigastusteni ja südameoperatsioonideni pärast südameatakki. Dr Alarcón, Dr. Suuronen ja ülejäänud meie meeskond on sellele probleemile keskendunud peaaegu kaks aastakümmet. Dr Alarcóni artikkel ajakirjas Advanced Functional Materials esitleb uut viisi, kuidas muuta haavade paranemine, organite paranemine ja isegi operatsioonijärgne armistumine palju terapeutiliselt paremini hallatavaks ja seega inimese tervisele optimeerituks.“

Sünteesitud peptiidid pehmete kudede koheseks taastamiseks. Täiustatud funktsionaalsed materjalid (2024). DOI: 10.1002/adfm.202402564

Tõepoolest, võtmeks on peptiidbiomaterjali moduleerimise võime. Ottawa ülikooli meeskonna hüdrogeelid on loodud kohandatavaks, muutes vastupidava materjali kohandatavaks kasutamiseks paljudes kudedes. Põhimõtteliselt saab kahekomponendilist retsepti kohandada, et suurendada adhesiooni või vähendada teisi komponente, olenevalt parandamist vajavast kehaosast.

„Meid üllatas väga, kui laia valikut rakendusi meie materjalidel on võimalik saavutada,“ ütleb dr Alarcon. „Meie tehnoloogia pakub integreeritud lahendust, mida kohandatakse vastavalt sihtkoele.“

Dr Alarcon märgib ka, et need uuringud näitavad biomimeetiliste hüdrogeelide terapeutilise toime suurt efektiivsust ning nende kasutamine on oluliselt lihtsam ja kulutõhusam kui muud regenereerimismeetodid.

Materjalid töötati välja väikeste kuludega ja skaleeritavas vormingus, mis on paljude suuremahuliste biomeditsiiniliste rakenduste jaoks kriitilise tähtsusega omadus. Meeskond töötas välja ka kiire sõelumissüsteemi, mis vähendas oluliselt arenduskulusid ja testimisaega.

„See märkimisväärne kulude ja aja kokkuhoid mitte ainult ei muuda meie materjali majanduslikult tasuvamaks, vaid kiirendab ka selle potentsiaali kliiniliseks kasutamiseks,“ ütleb dr Alarcon.

Millised on uurimisrühma järgmised sammud? Inimkatsete ettevalmistamiseks viivad nad läbi ulatuslikke loomkatseid. Seni on südame- ja nahakatsetusi tehtud närilistel ning sarvkesta uuringuid on tehtud ex vivo.