Istraživači sa Univerziteta Kraljica Mari u Londonu i Univerziteta u Notingemu razvili su biokooperativni materijal koji koristi zgrušavanje krvi i samosastavljanje peptida za projektovanje personalizovanih regenerativnih implantata za zarastanje teških rana i preloma.
Napredak u naučnim saznanjima, potpomognut novim tehnološkim alatima, stavio je efikasne regenerativne terapije zapanjujuće na domet kliničke terapije. Repliciranje kompleksnog okruženja za lečenje tela ostaje značajan izazov.
Pristupi koji obećavaju često se oslanjaju na matične ćelije, biomimetičke materijale ili alogene transplantate, svaki sa svojim sopstvenim preprekama da postane uspešan i pouzdan tretman.
Većina telesnih tkiva je evoluirala da efikasno leči manje povrede, u velikoj meri oslanjajući se na formiranje regenerativnog hematoma u dinamičnom okruženju koje koordinira molekularne i ćelijske procese za potpunu popravku.
U studiji „Biokooperativni regenerativni materijali korišćenjem zgrušavanja krvi i samosastavljanja peptida“, objavljenoj u časopisu Napredni materijali, istraživači su dizajnirali peptidne amfifile (PA) za interakciju sa komponentama krvi tokom koagulacije, stvarajući živi materijal koji oponaša regenerativni hematom ( RH).
Zajedničkim sastavljanjem PA sa komponentama krvi pacijenta, oni su konstruisali hidrogelove koji pokazuju ključne kompozicione i strukturne osobine RH. PA su dizajnirani sa različitim gustinama naelektrisanja za interakciju sa proteinima kao što su fibrinogen i albumin.
Uključivanje ostataka glutamina u PA je omogućilo enzimu Faktor KSIIIa da umre PA sa fibrinom, poboljšavajući mehanička svojstva materijala.
Mehanička ispitivanja su pokazala podesivu krutost, a analiza je potvrdila robusnu strukturu mreže. Skenirajuća elektronska mikroskopija otkrila je kompozitnu nanofibroznu arhitekturu koja liči na prirodne ugruške, sa trombocitima koji se prijanjaju i šire se normalno.
Materijal je sačuvao normalno ponašanje trombocita, stvorio kontinuirani izvor faktora rasta i podržao rast mezenhimalnih stromalnih ćelija, endotelnih ćelija i fibroblasta in vitro.
Demonstrirajući kompatibilnost sa tehnikama 3D štampanja, istraživači su omogućili izradu personalizovanih implantata sa preciznom geometrijom na mestu upotrebe.
In vivo studije koje su koristile model defekta lobanje pacova su pokazale da PA-krvni gel implantati podstiču regeneraciju kostiju. Eksperiment sa dve formulacije gela pokazao je 62% i 56% formiranja nove kosti, respektivno, u poređenju sa 50% za komercijalno dostupan Bio-Oss i 30% za netretirane defekte, što ukazuje na potencijal materijala u kliničkoj primeni.
Korišćenjem složenih mehanizama koje priroda već koristi za lečenje, ova biokooperativna strategija koristi prednosti milijardu godina evolucionih pokušaja i grešaka u razvoju nove regenerativne metode.
Iako ostaju izazovi u prevođenju ovog pristupa u humanu medicinu, studija predstavlja veliki korak ka pristupačnim, personalizovanim terapijama regenerativnog lečenja.
