Группа ученых из Северо-Запада разработала электроактивный «строительный» материал, который улучшает регенерацию тканей мочевого пузыря и функционирование органа лучше, чем существующие методы, о чем подробно говорится в недавнем исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications .

По словам Гильермо А. Амира, доктора наук, профессора хирургии в отделении сосудистой хирургии и профессора биомедицинской инженерии имени Дэниела Хейла Уильямса в Школе инженерии Маккормика, который был старшим автором исследования, новый биоматериал может улучшить результаты лечения пациентов с нарушениями функции мочевого пузыря с минимальными побочными эффектами, а также снизить необходимость в дополнительных хирургических процедурах с высокой степенью риска.

«Это может быть первым примером бесклеточного электропроводящего устройства, регенерирующего орган», — сказал Амир. «Использование материалов с клеточным посевом часто усложняет производство и клиническую реализацию, однако материалы без клеток обычно недостаточно эффективны для успешного переноса на пациентов».

«Здесь мы демонстрируем, что интеграция электропроводящих компонентов в биоразлагаемый эластомер может привести к созданию технологичного материала, который обеспечивает биологические и функциональные результаты, соответствующие золотому стандарту».

Синтез PEDOT-POCO, облегчаемый электростатическими взаимодействиями. Кредит: Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-024-55401-9
Традиционно тканевая инженерия основывалась на использовании клеточных каркасов, что подразумевает взятие клеток ткани из биопсии, выращивание клеток на материале, похожем на каркас , а затем имплантацию этого каркаса в определенный орган.

Регенерация или увеличение тканей мочевого пузыря особенно необходимы для лечения нейродегенеративных заболеваний, при которых нарушается контроль и функция мочевого пузыря, а также при раке.

Предыдущие исследования показали, что засеянные клетками цитратные каркасы для регенерации мочевого пузыря продемонстрировали безопасность для долгосрочного применения. Однако, по словам Амира, сохраняется потребность в бесклеточных биоматериалах, которые являются более прочными и экономичными в производстве.

«Внедрение проводящих полимеров в непроводящие материалы может существенно изменить их механические свойства , например, сделать их хрупкими, что усложнит их применение в динамических системах, таких как мочевой пузырь», — сказал Амир.

Используя передовую технологию, называемую пластифицирующей функционализацией, исследователи разработали и создали электропроводящий каркасный биоматериал, который мог бы лучше поддерживать регенерацию тканей мочевого пузыря, чем существующие методы.

«Он электроактивен и обладает ионной проводимостью, что больше похоже на то, что есть в наших телах», — сказал Амир.

Чтобы продемонстрировать эффективность этого электроактивного каркаса в регенерации тканей мочевого пузыря, команда использовала животные модели с нарушенной функцией мочевого пузыря. Они обнаружили, что каркас восстановил регенерацию тканей животных и функцию мочевого пузыря лучше, чем материал, содержащий клетки.

По словам Амира, следующим шагом ученых станет анализ их электропроводящего каркаса в долгосрочной модели животных, чтобы лучше понять, как функция каркаса изменяется по мере его деградации в тканях органов.

«Это действительно готовая стратегия, когда вы могли бы, например, упаковать устройство, открыть его в операционной и провести реконструкцию без проблем с клетками и источником этих клеток», — сказал Амир. «Это может значительно упростить весь процесс».

«Я взволнована этой работой, поскольку считаю, что она демонстрирует истинный потенциал электронных материалов. Возможность регенерировать функциональную ткань без добавления какой-либо дополнительной стимуляции или биологических компонентов означает, что мы приблизились к разработке решений, которые попадут в клинику и действительно помогут пациентам, которым нужны более совершенные технологии», — сказала Ребекка Кит, доктор философии, научный сотрудник Северо-Западного центра передовой регенеративной инженерии и ведущий автор исследования.