Et nyt materiale til regenerativ medicin, der er i stand til at kontrollere celleimmunrespons

Forskere ved Tomsk Polytechnic University sammen med University of Montana (USA) foreslog et lovende nyt materiale til regenerativ medicin til genopretning af beskadiget væv og blodkar. Dette er et 3-D stillads, lavet af biologisk nedbrydeligt materiale og fyldt med specielle inhibitorer, som også blev opnået på TPU. De slukker bogstaveligt talt enzymernes arbejde, ansvarlig for inflammationsreaktionen, forekommer i immunceller som reaktion på ydre stimuli. I dette tilfælde, et sådant irritationsmiddel er et regenerativt materiale.

Ifølge videnskabsmænd, den foreslåede løsning er en enklere måde at kontrollere immunresponset på sammenlignet med eksisterende. Resultaterne blev offentliggjort i ACS Biomaterials Science &Engineering .

"I dag, forskere har kun få værktøjer til at regulere immunresponset. Du kan arbejde med proteiner, men det er svært. Du kan bruge forbindelser, i stand til at dræbe immunceller, men de er skadelige for andre celler.

Vi fulgte en anden vej og foreslår at bruge inhibitorer placeret direkte i selve materialet for at genoprette skader, " sagde Ksenia Stankevich, forfatter til artiklen og ingeniør ved Laboratory for Plasma Hybrid Systems.

Stilladser er 3D-rammer af tynde polymerfibre, der er vævet ind i hinanden i forskellige retninger. I regenerativ medicin, de bruges i tilfælde af skader på knogler og blødt væv. De placeres i det beskadigede område, og nyt væv regenererer gennem stilladset og fylder det skadede område.

TPU og University of Montana brugte en bionedbrydelig polycaprolactonpolymer til deres stilladser. Det gør produkter mere fleksible og overkommelige i sammenligning med alternativer. Stilladserne lavet af polycaprolacton blev skabt ved hjælp af metoden med elektrospinning, producerer de tyndeste fibre fra en polymeropløsning under det elektriske felt. På stadiet med at anskaffe stilladserne, vi indfører inhibitorer i polymerstrukturen. Disse er to forbindelser - IQ-1 (fulde navn - 11H-indeno [1, 2-b] quinoxalin-11-onoxim) og IQ-1E (fulde navn-11H-indeno [1, 2-b]quinoxalin-11-on O-(O-ethylcarboxymethyl)oxim).

"Inhibitorer undertrykker eller bremser fysiologiske og fysisk-kemiske processer. De påvirker enzymer. For at gøre dette, enzymet og inhibitoren skal passe sammen som en lås og en nøgle. En af grupperne af enzymer, der er ansvarlige for den inflammatoriske proces, er JNK-gruppen, " forklarer Ksenia Stankevich.

"Tidligere fik vi lovende nye inhibitorer, demonstrerer høj biologisk aktivitet til at hæmme funktionen af ​​disse enzymer, såsom IQ-1 og IQ-1E. Vores stilladser adskiller sig i brugen af ​​specifikke inhibitorer og også i det faktum, at vi kan frigøre dem fra materialet gradvist, have en langvarig virkning. Dette skyldes hovedsageligt den gradvise naturlige nedbrydning af polymeren. Derudover det nedbrydes til biokompatibel 6-hydroxycapronsyre, som genbruges af menneskekroppen."

En celles immunrespons er en kaskade af biokemiske processer. I dette tilfælde, JNK enzymerne er led i kæden. Inhibitorer binder sig til enzymer og blokerer deres arbejde. Dermed, ved at undertrykke ét link, vi slukker for hele den efterfølgende reaktionskæde.

"I denne artikel, vi præsenterer forskningsresultaterne om immunceller, isoleret fra humant blod og cellelinjer. I fremtiden, vi vil se efter muligheder for in vivo forskning. Til sidst, vores stilladser kunne bruges til at genoprette skader på blødt væv og blodkar. Polycaprolactonen har alle passende mekaniske egenskaber. For eksempel, det kan reducere de negative konsekvenser efter et hjerteanfald og slagtilfælde, " siger forskeren.

"Stilladser fra forskellige materialer er allerede ved at blive implementeret i medicinsk praksis i udviklede lande, men det er for tidligt at tale om deres udbredte anvendelse. Imidlertid, det er kun et spørgsmål om tid - det er grunden til, at videnskabsmænd fortsætter med at søge efter de mest effektive materialer og biologisk aktive forbindelser. "