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新材料可以通过利用自然愈合方法“驱动伤口愈合”

材料广泛用于帮助愈合伤口:胶原蛋白海绵有助于治疗烧伤和压疮,并且类似脚手架的植入物用于修复骨骼。然而,组织修复过程随着时间的推移而发生变化,因此科学家正在开发生物材料,这些生物材料在愈合发生时与组织相互作用。

现在,Ben Almquist博士和他在伦敦帝国理工学院的团队创造了一种新的分子,可以改变传统材料与身体一起工作的方式。被称为牵引力激活的有效载荷(TrAPs),他们的方法让材料与身体的自然修复系统交谈以促进愈合。

研究人员表示,将TrAPs纳入现有的医疗材料可以彻底改变伤害的治疗方式。来自帝国生物工程系的Almquist博士说:“我们的技术可以帮助推出新一代材料,这些材料能够与组织一起积极地促进愈合。”

该研究结果发表在今天的Advanced Materials上。

移动电话行动

受伤后,细胞“爬行”通过伤口中发现的胶原蛋白“支架”,就像蜘蛛在网上航行一样。当他们移动时,他们拉动脚手架,激活隐藏的愈合蛋白质,开始修复受损组织。

研究人员将TrAPs设计为一种重建这种自然疗法的方法。他们将DNA片段折叠成三维形状,称为适体,紧紧贴在蛋白质上。然后,他们附加了一个可定制的“手柄”,细胞可以在一端抓住,然后将另一端连接到胶原蛋白等支架上。

在他们的技术的实验室测试期间,他们发现细胞在爬行通过胶原支架时拉动TrAPs。拉动使得TrAPs像鞋带一样解开,以显露和激活愈合蛋白质。这些蛋白质指导愈合细胞生长和繁殖。

研究人员还发现,通过改变细胞“手柄”,它们可以改变哪种类型的细胞可以抓住和拉动,让它们根据特定时间点存在的细胞来定制TrAPs以释放特定的治疗蛋白质。在这样做时,TrAP产生的材料可以在伤口修复期间的正确时间与正确类型的细胞巧妙地相互作用。

这是科学家首次在人造材料中使用不同类型的细胞激活愈合蛋白。该技术模仿自然界中发现的治疗方法。Almquist博士说:“在从海绵到人类的生物中发现使用细胞运动来激活愈合。我们的方法模仿它们并积极地与不同种类的细胞一起使用,这些细胞随着时间的推移到达受损组织以促进愈合。”

从实验室到人类

该方法适用于不同的细胞类型,因此可用于各种损伤,例如骨折,心脏病发作后的瘢痕组织和受损的神经。尽管目前采取了干预措施,如糖尿病足溃疡,这是非创伤性小腿截肢的主要原因,但伤口无法愈合的患者也迫切需要新技术。

TrAPs相对简单易用,完全是人造的,这意味着它们可以在不同的实验室中轻松重建,并可以扩展到工业数量。它们的适应性也意味着它们可以帮助科学家们为疾病,干细胞和组织发育的实验室研究创造新的方法。

适体目前用作药物,这意味着它们已经被证明是安全的并且针对临床使用进行了优化。因为TrAP利用目前针对人类使用优化的适体,他们可能比从零开始的方法更短的路径。

Almquist博士说:“TrAP技术提供了一种灵活的方法来创建与伤口积极沟通的材料,并在需要的时间和地点提供关键指导。这种智能,动态的治疗在愈合过程的每个阶段都很有用,有可能增加身体恢复的机会,并且在许多不同类型的伤口上具有深远的用途。这项技术有可能成为伤口修复的指挥,随着时间的推移协调不同的细胞,共同治愈受损组织。 “

该研究由工程和物理科学研究委员会和Wellcome Trust资助。

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