Биоинженеры Университета Райса и сотрудники Техасского института сердца (THI) создали базовый набор инъекционных гидрогелей, которые обещают помочь в заживлении ран, доставке лекарств и лечении рака. 

Эти гели имитируют клеточные каркасы в нужном месте. Они служат своего рода биоразлагаемой основой, которую заполняют новые кровеносные сосуды и клетки, образуя в нужном месте естественную ткань. Гидрогели несут в себе химические или биологические подсказки, определяющие структуру каркаса и родство с окружающей тканью.

Исследование, проведенное химиком и биоинженером Джеффри Хартгеринком и аспирантом Танией Лопес-Сильвой из Университета Райса в сотрудничестве с Дарреном Вудсайдом, специалистом по методам проточной цитометрии и визуализации в THI, показало в частности, что существует возможность настройки многодоменных пептидных гидрогелей для получения адекватного воспалительного ответа, в зависимости от того, что лечим.

«Обычно мы думаем о воспалении как о чем-то плохом», — говорит Хартгеринк. «Это потому, что воспаление иногда связано с болью, но никто не любит боль. Однако воспалительная реакция чрезвычайно важна для заживления ран и для очищения организма от разнообразных врагов».

«На самом деле нам не нужно нулевое воспаление; нам нужно адекватное ситуации воспаление», — добавляет он. «Так, если мы хотим залечить раны, умеренное воспаление — это хорошо, потому что оно запускает процесс восстановления сосудистой сети. В воспалительном процессе задействованы все виды клеток, необходимые для регенерации пораженного участка».

Лаборатории протестировали четыре основных типа гидрогеля — два с положительным зарядом и два с отрицательным — чтобы увидеть, какое воспаление они вызовут. Они обнаружили, что положительно заряженные гидрогели вызывают гораздо более сильный воспалительный ответ, чем отрицательно заряженные.

«С помощью разных материалов, в зависимости от химического состава, вызывающего заряд, мы можем генерировать сильный или умеренный воспалительный ответ», — поясняет Хартгеринк. «Если вам требуется заживление ран, то вам нужен умеренный ответ. Но если речь идет о лечении рака, то более сильная воспалительная реакция будет более эффективной. По сути, мы закладываем основу, чтобы понять, как разрабатывать материалы с учетом воспалительных реакций, которые эти материалы провоцируют. Это даст нам наилучшие шансы на успех».

Команда THI помогла проанализировать клеточный ответ на гидрогели с помощью многомерной проточной цитометрии.

«Результаты этой работы закладывают основу для точной настройки доставки лекарственного средства с помощью средства доставки, которое является функционально значимым и контролируемым», — говорит Вудсайд. «Помимо доставки лекарств, эти гидрогели также совместимы с различными типами клеток».

Вудасайд поясняет, что работа является фундаментальной, а не ориентированной на конкретное применение, но важна для долгосрочной цели внедрения синтетических гидрогелей в качестве методов терапии. «Мы размышляли о многих вещах, которые мы считали важным для гидрогелевых материалов, и теперь у нас есть более четкое механистическое понимание того, как управлять ими».