Исследователи из Университета Нового Южного Уэльса разработали новый микрогель из шелка моли, который призван способствовать регенерации тканей и может помочь людям восстановиться после сердечных приступов.
в Университете Нового Южного Уэльса сотворили чудо, создав новый материал из шелка , который в конечном итоге может помочь в регенерации сердечной ткани.
Инженеры взяли шелк у домашней шелковой моли и превратили его в форму желе, называемую микрогелем, с помощью света. Они показали на мышах, что он переносится организмом и может помочь в регенерации клеток и тканей.
Микрогель разработан для имитации механики и физических свойств объектов, с которыми взаимодействуют клетки в любой части тела, а также свойств тканей человека.
Конечной целью является продолжение разработки материала, который поможет в лечении сердечно-сосудистых заболеваний, а также поддержит сердечную мышцу у людей, перенесших сердечный приступ .
Доцент Елена Рняк-Ковачина и ее команда опубликовали свои выводы в журнале Advanced Functional Materials , в которых показано, что клетки и кровеносные сосуды могут расти внутри микрогеля при имплантации в кожу мышей, одновременно способствуя образованию новой ткани.
Сила шелка
«Наши микрогели полностью сделаны из шелка, но мы также можем наполнить их другими молекулами, такими как лекарственные препараты и белки, которые помогают контролировать воспаление или стимулируют рост тканей, поэтому они работают как для поддержки поврежденных тканей, так и в качестве средства доставки для содействия регенерации тканей », — говорит доцент Рняк-Ковачина из Высшей школы биомедицинской инженерии Университета Нового Южного Уэльса.
«Конечная цель — иметь возможность вводить эти микрогели в сердечную мышцу после сердечного приступа, чтобы поддержать сердечную мышцу и помочь ей восстановиться.
«Мы получаем шелк от моли, которая создает этот материал, когда строит свой кокон в ходе метаморфоза из червя. Одним из преимуществ шелка является то, что он очень прочный, наравне с кевларом — синтетическим волокном, используемым в бронежилетах.
«Мы можем взять это шелковое волокно и растворить его, чтобы создать жидкий шелк. Затем мы используем свет, чтобы превратить этот жидкий шелк в форму желе — точно так же, как вы делаете желе из жидкости, но вместо того, чтобы делать это посредством температурного перехода, мы можем сделать это с помощью света.
«И это желе, или микрогель в данном случае, как было показано, поддерживает рост клеток при помещении его в организм».
Механизм действия микрогеля заключается в стимуляции правильных воспалительных реакций в организме для стимуляции роста клеток и регенерации тканей.
Кроме того, он может быть насыщен особыми белками, или факторами роста, которые помогают стимулировать образование новых кровеносных сосудов.
Они уже используются в клинических условиях, но они относительно быстро разрушаются, если их просто вводить в организм. Доставляя их с помощью микрогелей, исследователи надеются, что более медленное высвобождение также приведет к лучшим биологическим результатам.
«Действительно большая проблема, которую мы пытаемся решить, заключается в том, что после сердечного приступа часть сердечной мышцы отмирает», — говорит доцент Рняк-Ковачина.
«К сожалению, сердце не очень хорошо восстанавливается, поэтому после сердечного приступа часть сердечной мышцы ослабевает, и сердцу приходится работать гораздо усерднее, чтобы это преодолеть, и со временем это может привести к сердечной недостаточности.
«Наша цель — иметь возможность вводить так называемую сердечную заплату, чтобы микрогелевый материал стимулировал процесс восстановления и регенерации, что затем способствует улучшению работы сердца».
Более пористый и неоднородный
Одной из важных новых разработок является пористая природа нового микрогеля, который, как было показано, работает лучше существующих гидрогелей.
Изображение шелкового микрогеля, полученное с помощью сканирующего электронного микроскопа. Автор: Елена Рняк-Ковачина/UNSW
Разработанные ранее гидрогели гораздо менее пористые, поэтому клетки организма не могут свободно перемещаться по материалу и сквозь него, а также расти внутри него.
«Эта проблема преследует эту область исследований уже несколько десятилетий», — говорит доцент Рняк-Ковачина.
«В нашей работе мы сохранили все положительные качества гидрогеля, но сделали его более пористым. Вместо того чтобы сделать его одним однородным гелем, мы делаем множество крошечных микрогелей.
«Каждый отдельный микрогель сохраняет все полезные свойства гидрогелей, но дополнительная пористость обеспечивает лучшее взаимодействие клеток.
«Еще одним преимуществом является то, что наш микрогель имитирует сложность организма. Гидрогели однородны, это один комок, который выглядит одинаково на всем протяжении, но наши тела не такие. Наши тела неоднородны, они сложны.
«Благодаря микрогелям отдельные крошечные элементы могут быть разными, и это позволяет нам создавать сложные структуры, соответствующие тому, что происходит внутри организма, что в настоящее время сделать очень сложно».
Исследователи из Университета Нового Южного Уэльса уже начали дальнейшие исследования по введению своего микрогеля в сердца мышей для изучения специфических свойств восстановления и регенерации в ткани миокарда.
В случае успеха они проведут испытания на более крупных животных, таких как свиньи, а затем проведут клинические испытания на людях, что, вероятно, займет не менее пяти лет.
Заживление ран
В то же время, по словам доцента Рняк-Ковацины, микрогель можно будет использовать раньше в качестве средства для заживления ран на коже, а также для разработки в лабораторных условиях человеческой ткани, которую затем можно будет использовать для тестирования широкого спектра других препаратов.
«Мы также тестируем эти микрогели на предмет заживления ран на коже, и это гораздо менее инвазивный процесс, чем инъекция в сердце», — говорит она.
«Его потенциально можно использовать для людей с серьезными ожогами или хроническими ранами, такими как диабетические язвы, которые трудно заживают.
«Другое более широкое применение — это разработка моделей человеческих тканей в лабораторных условиях, которые точно имитируют настоящие человеческие ткани, что может дать огромные преимущества при последующем тестировании новых лекарств и методов лечения».
Спасибо за интересную статью! Никогда не думала, что шелк может иметь такие удивительные свойства. Есть ли уже клинические испытания на людях?
Удивительно, как природа может вдохновлять на такие инновации. Я сам работаю в медицине и мне интересно, как скоро эта технология может стать доступной для пациентов.
Очень впечатляет! Могу поделиться опытом: после моего сердечного приступа мне было сложно восстановиться, и я бы с радостью воспользовалась чем-то подобным.
Это звучит многообещающе! А как именно работает этот микрогель? Он действительно может заменить традиционные методы лечения?
Потрясающе! Я всегда верила в силу природных материалов. Какие еще исследования проводятся в этой области?
Спасибо за информацию! Могли бы вы рассказать подробнее о том, какие преимущества у шелкового микрогеля по сравнению с другими материалами?
Интересно узнать, как это может повлиять на восстановление после операции на сердце. Нужно будет следить за развитием исследований!
Действительно захватывающее открытие! Я сам пережил трудности с сердцем, и мне бы хотелось услышать больше о перспективах применения этого микрогеля.
Спасибо за статью! Слышала, что шелк уже используется в некоторых медицинских применениях. Как вы думаете, когда мы увидим практическое применение этого нового геля?
Потрясающая новость! Поделюсь своим опытом: я использовал натуральные материалы в восстановлении после травм, и это помогло. Надеюсь, что шелк тоже поможет многим.
Здорово, что учёные работают над такими важными проблемами! Я бы хотела узнать, как это открытие повлияет на доступность лечения для людей с сердечными заболеваниями.
Благодарю за информацию! Могу ли я где-то почитать о других потенциальных применениях шелка в медицине? Это очень интересно!
Статья действительно вдохновляет! Есть ли у вас информация о том, как долго может длиться процесс разработки и внедрения этого микрогеля в клиническую практику?
Отличная статья! Я всегда интересовался биомедицинскими технологиями. Хотелось бы узнать, какие другие материалы можно использовать для регенерации тканей.
Спасибо за интересный материал! Мне кажется, что подобные исследования могут поставить на новый уровень кардиологическую помощь. Как вы думаете, когда мы увидим реальные результаты?
Восхитительно видеть, как наука движется вперед! Я надеюсь, что это поможет многим людям, и у меня возник вопрос: как шелк влияет на восстановление клеток на молекулярном уровне?