محققان دانشگاه مهندسی کلمبیا چارچوبی برای طراحی هیدروژل های تزریقی زیست فعال فرموله شده با وزیکول های خارج سلولی (EVs) برای کاربردهای مهندسی بافت و پزشکی ترمیمی ایجاد کرده اند.

به گزارش ایسنا به نقل از ساینس دیلی، سانتیاگو کوریا (Santiago Correa)، استادیار مهندسی پزشکی در دانشگاه مهندسی کلمبیا و همکارانش، یک پلتفرم هیدروژل تزریقی ایجاد کرده اند که از وزیکول های خارج سلولی شیر برای رفع موانع دیرینه در توسعه مواد زیستی برای پزشکی ترمیمی استفاده می کند.

وزیکول های خارج سلولی ذراتی هستند که به طور طبیعی توسط سلول ها ترشح می شوند و صدها سیگنال زیستی مانند پروتیین ها و مواد ژنتیکی را حمل می کنند و ارتباط سلولی پیچیده ای را که مواد مصنوعی به راحتی نمی توانند تکثیر کنند، ممکن می سازند.

در این مطالعه، کوریا و همکارانش یک سیستم هیدروژل طراحی کردند که در آن وزیکول های خارج سلولی نقش دوگانه ای ایفا می کنند: آن ها به عنوان محموله زیست فعال عمل می کنند، اما با اتصال عرضی پلیمرهای زیست سازگار برای تشکیل یک ماده تزریقی، به عنوان واحدهای ساختاری ضروری نیز عمل می کنند.

این گروه با استفاده از یک رویکرد غیرمتعارف که از وزیکول های خارج سلولی شیر ماست استفاده می کرد، توانستند بر محدودیت های عملکردی که مانع توسعه مواد زیستی مبتنی بر وزیکول ها می شود، غلبه کنند. وزیکول های خارج سلولی ماست، هیدروژل را قادر ساختند تا هم مکانیک بافت زنده را شبیه سازی کند و هم به طور فعال با سلول های اطراف درگیر شود و بدون نیاز به افزودنی های شیمیایی اضافی، بهبود و بازسازی بافت را ارتقا دهند.

کوریا می گوید: این پروژه به عنوان یک سوال اساسی در مورد چگونگی ساخت هیدروژل های مبتنی بر وزیکول های خارج سلولی آغاز شد. وزیکول های خارج سلولی ماست ابزاری عملی برای این کار به ما دادند، اما آن ها بیش از یک مدل شدند. ما دریافتیم که آن ها پتانسیل بازسازی ذاتی دارند که دری را به روی مواد درمانی جدید و در دسترس باز می کند.

این گروه با استفاده از وزیکول های خارج سلولی مشتق شده از ماست، فضایی طراحی برای تولید هیدروژل هایی که وزیکول های خارج سلولی را به عنوان عناصر ساختاری و زیستی در خود جای می دهند، تعریف کرد.

آن ها همچنین این رویکرد را با استفاده از وزیکول های خارج سلولی مشتق شده از سلول های پستانداران و باکتری ها اعتبارسنجی کردند و نشان دادند که این پلتفرم مدولار و سازگار با منابع متنوع وزیکول است. این امر می تواند دری به سوی کاربردهای پیشرفته در بهبود زخم و پزشکی ترمیمی باز کند، جایی که درمان های فعلی اغلب در ارتقای ترمیم طولانی مدت بافت کوتاهی می کنند.

با ادغام مستقیم وزیکول های خارج سلولی در ساختار هیدروژل، این ماده امکان انتقال پایدار سیگنال های زیست فعال آن ها را فراهم می کند. از آنجا که هیدروژل قابل تزریق است، می توان آن را به صورت موضعی به بافت آسیب دیده نیز تحویل داد.

آزمایش های اولیه نشان می دهد که هیدروژل های وزیکول های خارج سلولی ماست زیست سازگار هستند و فعالیت رگ زایی قوی را در عرض یک هفته در موش های دارای سیستم ایمنی سالم ایجاد می کنند. در موش ها، این ماده هیچ نشانه ای از واکنش نامطلوب نشان نداد و در عوض تشکیل رگ های خونی جدید را تقویت کرد، که گامی کلیدی در بازسازی مؤثر بافت است.

این هیدروژل یک محیط ایمنی منحصر به فرد غنی از انواع سلول های ضد التهابی ایجاد می کند که ممکن است در فرآیندهای ترمیم بافت مشاهده شده نقش داشته باشد. این گروه اکنون در حال بررسی این است که چگونه این پاسخ ایمنی می تواند به هدایت بازسازی بافت کمک کند.