Учените трансформират кръвта в регенеративни материали, проправяйки пътя за персонализирани, 3D отпечатани импланти

Учените са създали нов „биокооперативен“ материал, базиран на кръв, за който е доказано, че успешно възстановява костите, проправяйки пътя за персонализирани регенеративни кръвни продукти, които могат да се използват като ефективни терапии за лечение на наранявания и заболявания.

Изследователи от Университета на Нотингам са използвали пептидни молекули, които могат да ръководят ключови процеси, протичащи по време на естественото заздравяване на тъканите, за да създадат живи материали, които подобряват регенерацията на тъканите.

Изследването е публикувано в Advanced Materials.

Повечето от нашите телесни тъкани са еволюирали така, че да могат да регенерират разкъсвания или фрактури със забележителна ефикасност, стига те да са малки по размер. Този лечебен процес е изключително сложен. Началните етапи разчитат на течна кръв, образуваща твърдия регенеративен хематом, богата и жива микросреда, включваща ключови клетки, макромолекули и фактори, които организират регенерацията.

Екипът е разработил методологията за самосглобяване, при която синтетичните пептиди се смесват с цяла кръв, взета от пациента, за да се създаде материал, който използва ключови молекули, клетки и механизми на естествения лечебен процес. По този начин става възможно да се проектират регенеративни материали, способни не само да имитират образуването на естествения регенеративен хематом, но и да подобрят неговите структурни и функционални свойства.

Тези материали могат лесно да бъдат сглобени, манипулирани и дори 3D отпечатани, като същевременно се поддържат нормални функции на естествения хематом, като нормално поведение на тромбоцитите, генериране на растежни фактори и набиране на подходящи клетки, важни за лечението. С този метод екипът демонстрира способността за успешно възстановяване на костите в животински модели, използвайки собствената кръв на животното.

Визия и обосновка на изследването. а) Основни биологични събития и фактори, участващи в образуването на регенеративен/хематомен съсирек (RH). b) Визия на работния процес от цяла кръв до персонализирани, 3D отпечатани биокооперативни импланти. c, d) Схематично представяне на супрамолекулно съвместно сглобяване на PA молекули с кръвни компоненти за производство на PA-кръвни хидрогелове. Вмъкването показва способността на показващите глутамин PA молекули да взаимодействат с фибрин чрез фактор XIIIa. е) Схеми на омрежване на фибрин глутамин-лизин, медиирано от фактор XIIIa. Кредит: Advanced Materials (2024). DOI: 10.1002/adma.202407156

„От години учените търсят синтетични подходи за пресъздаване на естествена регенеративна среда, която се оказа трудна предвид присъщата й сложност. Тук сме възприели подход да се опитаме да работим с биологията, вместо да я пресъздаваме“, обяснява ръководилят на проучването Алваро Мата (Alvaro Mata), който е професор по биомедицинско инженерство и биоматериали от Университета на Нотингам.

„Този“ биокооперативен „подход отваря възможности за разработване на регенеративни материали чрез овладяване и подобряване на механизмите на естествения лечебен процес. С други думи, нашият подход има за цел да използва регенеративни механизми, с които сме се развили като производствени стъпки за проектиране на регенеративни материали."

Съавторът на изследването д-р Козимо Лигорио от Инженерния факултет на Университета в Нотингам смята, че „възможността лесно и безопасно да се превърне кръвта на хората във високо регенеративни импланти е наистина вълнуваща“, защото кръвта е практически безплатна и може лесно да бъде получена от пациенти в относително големи количества.

„Нашата цел е да създадем набор от инструменти, който може да бъде лесно достъпен и използван в клинична среда за бързо и безопасно трансформиране на кръвта на пациентите в богати, достъпни и регулируеми регенеративни импланти."

Справка: Soraya Padilla‐Lopategui et al, Biocooperative Regenerative Materials by Harnessing Blood‐Clotting and Peptide Self‐Assembly, Advanced Materials (2024). DOI: 10.1002/adma.202407156

Източник: Scientists transform blood into regenerative materials, paving the way for personalized, 3D-printed implants, University of Nottingham