Коли шкіра пошкоджується, кров починає згортатися, запускаючи процес загоєння. Учені розробили імплантат на основі крові, який підсилює цей механізм для більш складних завдань, як-от зрощування зламаних кісток.
Міжнародна команда дослідників називає цей імплантат “біокооперативним регенеративним” матеріалом: він використовує синтетичні пептиди для покращення структури та функціональності бар’єра, який природно утворюється згустком крові.
У тестах на щурах гелеподібна речовина, яку можна друкувати на 3D-принтері, ефективно відновлювала пошкодження кісток. Якщо цю технологію вдасться адаптувати для людини, вона має величезний потенціал для посилення природних процесів загоєння.
“Можливість легко та безпечно перетворювати кров людей на високорегенеративні імплантати справді вражає,” — каже біомедичний інженер Косімо Лігоріо з Університету Ноттінгема у Великій Британії.
“Кров практично безкоштовна та може бути легко отримана у пацієнтів у відносно великих об’ємах.”
Ключовим компонентом згортання крові є твердий регенеративний гематом (RH), і саме на нього було спрямоване дослідження. У лабораторії розробили спеціальні молекули, так звані пептидні амфіфіли (PA), які допомагають спрямовувати та покращувати природні функції RH.
При додаванні до людської крові ці молекули безпечно прискорювали процес згортання. Наприклад, дослідники змогли змусити нанофібри PA з’єднуватися зі структурою RH, створюючи міцніші конструкції.
Використовуючи PA, додані до крові тварини, команда успішно відновила невеликі дефекти кісток у черепах щурів.
Було виявлено активність різних типів клітин, важливих для процесу відновлення, включно з мезенхімальними стромальними клітинами, ендотеліальними клітинами та фібробластами, які допомагають формувати сполучну тканину.
“Завдяки використанню як неселективних, так і селективних взаємодій PA-крові, матеріал можна миттєво налаштовувати, механічно адаптувати та друкувати на 3D-принтері,” — зазначають дослідники у своїй статті.
Учені давно цікавляться використанням природних процесів відновлення організму для покращення медичних методів лікування — від підсилення імунної системи до доповнення природних матеріалів синтетичними компонентами.
Наш організм має вражаючу здатність до самовідновлення, але ці процеси іноді перевантажуються, а з віком стають менш ефективними.
Хоча дослідження перебуває на ранньому етапі, а запропонована технологія поки що є лише концепцією, регенеративні підходи, як цей, мають потенціал зберігати здоров’я на триваліший термін. Вони також можуть допомогти подолати наслідки пошкоджень тіла та полегшити хронічні захворювання.
“Такий ‘біокооперативний’ підхід відкриває можливості для створення регенеративних матеріалів, використовуючи та вдосконалюючи механізми природного процесу загоєння,” — каже біомедичний інженер Альваро Мата з Університету Ноттінгема.
“Іншими словами, наш підхід спрямований на використання еволюційно сформованих регенеративних механізмів як кроків для створення регенеративних матеріалів.”
Результати дослідження опубліковані в журналі Advanced Materials.
