賴斯大學(xué)生物工程師從分子合成的用于愈合的水凝膠距離診所只有幾步之遙。

德州心臟研究所(THI)的水稻研究人員和合作者已經(jīng)建立了一組可注射的水凝膠，它們有望幫助傷口愈合，輸送藥物和治療癌癥。至關(guān)重要的是，他們分析了化學(xué)上獨(dú)特的水凝膠如何激發(fā)或不激發(fā)人體的炎癥反應(yīng)。

賴斯開發(fā)的水凝膠被設(shè)計(jì)成可注射的，并在所需的位置模擬細(xì)胞支架。它們充當(dāng)占位符，而人體自然將新的血管和細(xì)胞喂入支架，支架會(huì)隨著時(shí)間的流逝而降解，從而將自然組織留在其位置。水凝膠還可以攜帶化學(xué)或生物提示，從而確定支架的結(jié)構(gòu)或?qū)χ車M織的親和力。

由化學(xué)家，生物工程師Jeffrey Hartgerink和Rice的研究生Tania Lopez-Silva領(lǐng)導(dǎo)的這項(xiàng)研究，以及THI流式細(xì)胞儀和成像核心總監(jiān)，Darren Woodside的研究表明，應(yīng)該可以調(diào)節(jié)多域肽水凝膠的生產(chǎn)針對(duì)他們正在治療的疾病的適當(dāng)炎癥反應(yīng)。

該研究發(fā)表在《生物材料》上。

Hartgerink說：“多年來，我們一直在研發(fā)基于肽的水凝膠，已經(jīng)生產(chǎn)了約100種不同類型的凝膠。” “在本文中，我們想備份一點(diǎn)，并了解它們改變生物環(huán)境的一些基本方法。”

研究人員想具體了解合成水凝膠如何影響環(huán)境的炎癥反應(yīng)。這項(xiàng)為期兩年的研究為測(cè)試各種生物相容性水凝膠引發(fā)的炎癥反應(yīng)的水平提供了第一個(gè)機(jī)會(huì)。

“通常，我們認(rèn)為炎癥是有害的，”哈特格林克說。“那是因?yàn)檠装Y有時(shí)與疼痛有關(guān)，沒有人喜歡疼痛。但是炎癥反應(yīng)對(duì)于傷口愈合和清除感染也非常重要。

萊斯大學(xué)和得克薩斯心臟研究所的研究人員測(cè)試了合成的，生物相容性水凝膠的樣品，以了解調(diào)節(jié)它們?nèi)绾斡绊懭梭w的炎癥反應(yīng)。正在開發(fā)水凝膠以幫助傷口愈合，輸送藥物和治療癌癥。圖片來源：萊斯大學(xué)/得克薩斯心臟研究所

他說：“我們不希望炎癥為零;我們希望適當(dāng)?shù)难装Y。” “如果我們想治愈傷口，炎癥是好事，因?yàn)樗_始了重建脈管系統(tǒng)的過程。它募集了所有可以再生該部位的細(xì)胞。”

實(shí)驗(yàn)室測(cè)試了四種基本的水凝膠類型-兩種帶正電荷，兩種帶負(fù)電荷 -以查看它們會(huì)引發(fā)哪種炎癥。他們發(fā)現(xiàn)，帶正電荷的水凝膠比帶負(fù)電荷的水凝膠引發(fā)的炎癥反應(yīng)強(qiáng)得多。

Hartgerink說：“在陽性物質(zhì)中，取決于產(chǎn)生電荷的化學(xué)物質(zhì)，我們可以產(chǎn)生強(qiáng)烈或中等程度的炎癥反應(yīng)。” “如果您要進(jìn)行傷口愈合，那么您確實(shí)希望得到適度的答復(fù)，我們?cè)谒姆N材料之一中看到了這一點(diǎn)。

他說：“但是，如果您想接受癌癥治療，那么更高的炎癥反應(yīng)可能會(huì)更有效。” “對(duì)于諸如藥物輸送之類的對(duì)炎癥無助的事情，一種帶負(fù)電荷的物質(zhì)可能會(huì)更好。

“基本上，我們正在奠定基礎(chǔ)，以了解如何圍繞這些材料引起的炎癥反應(yīng)開發(fā)材料。這將為我們提供最大的成功機(jī)會(huì)。”

THI小組通過多維流式細(xì)胞術(shù)幫助分析了細(xì)胞對(duì)水凝膠的反應(yīng)。

伍德賽德說：“這項(xiàng)工作的結(jié)果為通過功能相關(guān)且可預(yù)測(cè)的輸送工具專門定制治療劑的輸送奠定了基礎(chǔ)。” “除了提供藥物外，這些水凝膠還與多種細(xì)胞類型兼容。

他說：“目前干細(xì)胞療法的問題之一是過繼轉(zhuǎn)移的細(xì)胞不一定在注射部位大量滯留。” “在注射前將這些相對(duì)惰性的，帶負(fù)電荷的水凝膠與干細(xì)胞混合可以克服這一限制。”

哈特格林克說，這項(xiàng)工作是基礎(chǔ)性的，而不是針對(duì)特定的應(yīng)用，但是對(duì)于將合成水凝膠帶入臨床的長期目標(biāo)來說很重要。哈特格林克說：“我們一直在猜測(cè)我們對(duì)這種材料的許多好事和正確的事情，現(xiàn)在我們對(duì)它們?yōu)槭裁词钦_的有了更多的機(jī)械理解。”