En illustration visar hur över sex veckor, från topp till tå, en hydrogel som utvecklats vid Rice University hjälper vävnadsremodellering. Processen börjar med cellinfiltration följt av vaskularisering, innervation och långsam nedbrytning av hydrogelen när den ersätts av frisk vävnad. Kredit:Hartgerink Research Group
Ibland när du är investerad i ett projekt misslyckas du med att lägga märke till saker som visar sig vara betydande.
Forskare i kemisten och bioingenjören Jeffrey Hartgerinks rislabb hade just en sådan erfarenhet av hydrogelerna som de utvecklade som en syntetisk ställning för att leverera läkemedel och uppmuntra tillväxten av celler och blodkärl för ny vävnad.
Att göra så, de testade ofta gelerna genom att infundera dem före injektion med bioaktiva små molekyler, celler eller proteiner. Vad de inte insåg förrän nyligen var att hydrogelen i sig har betydande terapeutiska egenskaper.
Labbet rapporterade i tidskriften Elsevier Biomaterial att en viss hydrogel, en självmonterande multidomänpeptid (MDP) med aminosyrasekvensen K2(SL)6K2, är verkligen bioaktivt.
När Hartgerink och hans team började undersöka fenomenet, de fann att även utan tillsatser infiltreras deras MDP snabbt av värdceller, provocerar ett tillfälligt inflammatoriskt svar, utvecklar inte en fibrös kapsel, stödjer infiltrationen av ett moget kärlnätverk och rekryterar nervfibrer.
"Vi blev förvånade över att finna denna starka effekt i vad vi tidigare ansett vara en kontrollpeptid, " sa Hartgerink. "Som det visade sig, den inneboende strukturen och kemin hos denna peptid, trots att det är ganska enkelt, resulterar i ett starkt biologiskt svar."
Tester visade att subkutana implantat, vänster, av en hydrogel som utvecklats vid Rice University uppmuntrade blodkärl och celltillväxt eftersom ny vävnad ersatte den nedbrytande gelen. Kredit:Hartgerink Research Group
Hydrogelen, som kan levereras genom en spruta, är utformad för att brytas ned under sex veckor och lämna kvar frisk vävnad. Eftersom peptiderna är designade från botten och upp för att efterlikna deras naturliga motsvarigheter, labbet fann att de skapar en optimal miljö för kroppens egna system för att uppmuntra läkning.
Forskarna rapporterade det naturliga inflammatoriska svaret när en främmande substans som en hydrogel introduceras i ett system och drar celler som utsöndrar proteiner som är involverade i cellulär infiltration, nedbrytning av ställningar, vaskularisering och innervation. Tester på injicerad hydrogel visade en "statistiskt signifikant" ökning av närvaron av cytokiner som är kända för att framkalla ett inflammatoriskt svar, samt en ökning av antiinflammatoriska medel, som båda förblev stadiga efter dag tre och under två veckor.
Den där, Hartgerink sa, indikerar att hydrogelen verkar utnyttja kroppens medfödda förmåga att läka när den övergår från en pro-inflammatorisk till en pro-healing miljö.
"Som vi så småningom upptäckte, denna exceptionella peptid tillåter kroppen att utföra läkning på egen hand, men med ett betydande uppsving, " sa han. "Vi tror att nyckelsteget är det första, och mycket snabbt, cellinfiltration. När dessa celler är på plats, de producerar allt de behöver för en imponerande regenerativ respons, inklusive angiogenes och neurogenes."
Hartgerink sa att labbet eftersträvar tillämpning av peptiden för sårläkning i diabetiska sår.
