Hydrogél na báze peptidov sľubuje obnovu tkanív a orgánov

Tím vedcov pod vedením Ottawskej univerzity vytvoril gélovitý materiál, ktorý vykazuje obrovský potenciál pre rýchlu opravu širokej škály poškodených orgánov a tkanív v ľudskom tele, a to kombináciou biomedicínskej presnosti a inžinierstva inšpirovaného prírodou.

Špičkový výskum vedený docentom Dr. Emiliom I. Alarconom z Lekárskej fakulty Univerzity v Ottawe by mohol v budúcnosti ovplyvniť životy miliónov ľudí vďaka peptidovým hydrogélom, ktoré dokážu utesniť kožné rany, dodávať liečivá do poškodeného srdcového svalu a opraviť poškodené rohovky.

„Na vytváranie terapeutických riešení používame peptidy. Tím sa inšpiruje prírodou pri vývoji jednoduchých riešení na uzatváranie rán a opravu tkanív,“ hovorí Dr. Alarcon, vedec a riaditeľ skupiny BioEngineering and Therapeutic Solutions (BEaTS) na Univerzitnom inštitúte srdca v Ottawe, ktorého priekopnícky výskum sa zameriava na vývoj nových materiálov so schopnosťami regenerácie tkanív.

Peptidy sú molekuly nachádzajúce sa v živých organizmoch a hydrogély sú materiál na vodnej báze s gélovitou textúrou, ktorý sa osvedčil na terapeutické účely.

Prístup použitý v štúdii, publikovanej v časopise Advanced Functional Materials a ktorú spoločne viedli Dr. Erik Suuronen a Dr. Mark Ruel, je jedinečný. Väčšina hydrogélov študovaných v tkanivovom inžinierstve je živočíšneho pôvodu a na báze bielkovín, ale biomateriál vytvorený spoločným tímom je vylepšený upravenými peptidmi. Vďaka tomu je použiteľnejší v klinickej praxi.

Dr. Ruel, profesor na Katedre bunkovej a molekulárnej medicíny na Lekárskej fakulte Univerzity v Ottawe a vedúci výskumu na Oddelení kardiochirurgie na Kardiologickom inštitúte Univerzity v Ottawe, verí, že zistenia štúdie by mohli byť revolučné.

„Napriek tisícročiam evolúcie zostáva ľudská reakcia na hojenie rán nedokonalá,“ hovorí Dr. Ruel. „Vidíme abnormálne zjazvenie od kožných rezov cez poranenia očí až po opravu srdca po infarkte. Dr. Alarcón, Dr. Suuronen a zvyšok nášho tímu sa tomuto problému venujú už takmer dve desaťročia. Článok Dr. Alarcóna v časopise Advanced Functional Materials predstavuje nový spôsob, ako urobiť hojenie rán, hojenie orgánov a dokonca aj základné zjazvenie po operácii oveľa terapeuticky zvládnuteľnejším, a teda optimalizovaným pre ľudské zdravie.“

Syntetizované peptidy pre okamžitú opravu mäkkých tkanív. Pokročilé funkčné materiály (2024). DOI: 10.1002/adfm.202402564

Kľúčom je v skutočnosti schopnosť modulovať peptidový biomateriál. Hydrogély tímu Univerzity v Ottawe sú navrhnuté tak, aby sa dali prispôsobiť, vďaka čomu je tento pevný materiál prispôsobiteľný na použitie v širokej škále tkanív. V podstate je možné dvojzložkovú receptúru upraviť tak, aby sa zvýšila priľnavosť alebo znížil počet iných zložiek v závislosti od časti tela, ktorá si vyžaduje opravu.

„Boli sme veľmi prekvapení rozsahom aplikácií, ktoré naše materiály dokážu dosiahnuť,“ hovorí Dr. Alarcon. „Naša technológia ponúka integrované riešenie, ktoré je prispôsobené cieľovému tkanivu.“

Dr. Alarcon tiež poznamenáva, že tieto štúdie naznačujú, že terapeutické účinky biomimetických hydrogélov sú vysoko účinné a že ich použitie je výrazne jednoduchšie a nákladovo efektívnejšie ako iné prístupy k regenerácii.

Materiály boli vyvinuté za nízku cenu a v škálovateľnom formáte, čo je kľúčová vlastnosť pre mnohé rozsiahle biomedicínske aplikácie. Tím tiež vyvinul systém rýchleho skríningu, ktorý výrazne znížil náklady na vývoj a časy testovania.

„Toto významné zníženie nákladov a času nielenže robí náš materiál ekonomicky výhodnejším, ale tiež urýchľuje jeho potenciál pre klinické využitie,“ hovorí Dr. Alarcon.

Aké sú ďalšie kroky výskumného tímu? V rámci prípravy na testovanie na ľuďoch uskutočnia rozsiahle testy na zvieratách. Doteraz sa testy na srdci a koži uskutočnili na hlodavcoch a testy na rohovkách sa uskutočnili ex vivo.