En mikroskopisk bild visar den omfattande infiltrationen av robusta blodkärl (röda) i en ny hydrogelställning som utvecklats vid Rice University för att hjälpa till att läka inre skador. De lila cellerna är pericytliknande celler som omger nya endotelceller, hjälper till att stabilisera kärlen. De gröna cellerna cirkulerar genom det nya kärlsystemet. Klicka på bilden för en större version. Upphovsman:Vivek Kumar/Hartgerink Research Group
Forskare från Rice University har funnit den balans som är nödvändig för att underlätta läkning med högteknologisk hydrogel.
Riskemist Jeffrey Hartgerink, huvudförfattaren Vivek Kumar och deras kollegor har skapat en ny version av hydrogeln som kan injiceras i ett inre sår och hjälpa det att läka medan det långsamt försämras när det ersätts av naturlig vävnad.
Hydrogels används som en byggnadsställning på vilken celler kan bygga vävnad. Den nya hydrogelen övervinner en mängd problem som har hindrat dem från att nå sin potential att behandla skador och bilda ny kärl för behandling av hjärtinfarkt, stroke och ischemiska vävnadssjukdomar.
Forskningen visas denna månad i American Chemical Society journal ACS Nano .
Rice labs hydrogel är tillverkad av en självmonterande syntetisk peptid som bildar nanofiberställningar. Liksom tidigare versioner, materialet kan injiceras i flytande form och förvandlas till en nanofiber-infunderad gel vid skadestället.
Utan blod för att leverera syre och näringsämnen och utföra avfall, ny vävnadstillväxt är begränsad. Så syntetiska peptider som bildar hydrogel innehåller ett efterliknande av vaskulär endotel tillväxtfaktor, ett signalprotein som främjar angiogenes, tillväxten av ett nätverk av blodkärl. I simuleringar och laboratorietester, materialet fungerar "utomordentligt bra, "Sa Hartgerink.
"En sak som särskiljer vårt arbete är kvaliteten på de blodkärl som bildas, "sa han." I mycket publicerad litteratur, du ser ringar som bara har endotelcellfoder, och det indikerar ett mycket omoget blodkärl. Dessa typer av kärl kvarstår vanligtvis inte, och försvinner strax efter att de dykt upp.
"I vår, du ser samma endotelcellskikt, men omgivande det är ett glattmuskelcellskikt som indikerar ett mycket mer moget kärl som sannolikt kommer att bestå. "
I tidigare studier har implanterade syntetmaterial tenderade att bli inkapslade av fibrösa barriärer som hindrade celler och blodkärl från att infiltrera ställningen, Sa Hartgerink.
"Det är ett extremt vanligt problem i syntetiska material som läggs i kroppen, "sa han." Vissa undviker detta problem men om kroppen inte gillar ett material och inte kan förstöra det, lösningen är att vägg av den. Så fort det händer, näringsflödet över den barriären minskar till nästan ingenting. Så det faktum att vi har utvecklat sprutriktad leverans av ett material som inte utvecklar fibrös inkapsling är verkligen viktigt. "
Forskare från Rice University står med en mikroskopbild av sin syntetiska peptidhydrogel, som kan injiceras i inre sår för att bilda ställningar som hjälper dem att läka snabbt. Från vänster:Jeffrey Hartgerink, Benjamin Wang, Siyu Shi och Vivek Kumar. Upphovsman:Jeff Fitlow
Egenskaper för tidigare hydrogeler, inklusive oönskade immunsvar, ytnedbrytning som föregår deras integration i biologiska system och frisläppande av artificiell nedbrytning av biprodukter, har också eliminerats, han sa.
"Det finns många funktioner med denna hydrogel som går ihop för att göra det till ett unikt system, "Sade Hartgerink." Om du tittar igenom litteraturen på vad andra människor har gjort, varje koncept som är involverat i vårt system finns förmodligen någonstans redan. Skillnaden är att vi har alla dessa funktioner på ett ställe som arbetar tillsammans. "
