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生物相容性水凝胶可帮助伤口愈合 提供药物并治疗癌症

赖斯大学生物工程师从分子合成的用于愈合的水凝胶距离诊所只有几步之遥。

德州心脏研究所(THI)的水稻研究人员和合作者已经建立了一组可注射的水凝胶,它们有望帮助伤口愈合,输送药物和治疗癌症。至关重要的是,他们已经分析了化学上独特的水凝胶如何引起人体的炎症反应-或没有。

赖斯开发的水凝胶被设计成可注射的,并在所需的位置模拟细胞支架。它们充当占位符,而人体自然将新的血管和细胞喂入支架,支架会随着时间的流逝而降解,从而将自然组织留在其位置。水凝胶还可以携带化学或生物提示,从而确定支架的结构或对周围组织的亲和力。

由化学家,生物工程师Jeffrey Hartgerink和Rice的研究生Tania Lopez-Silva领导的这项研究,以及THI流式细胞仪和成像核心总监,Darren Woodside的研究表明,应该可以调节多域肽水凝胶的生产针对他们正在治疗的疾病的适当炎症反应。

该研究发表在《生物材料》上。

我们多年来一直在开发基于肽的水凝胶,已经生产了约100种不同类型的凝胶。在本文中,我们想备份一点,并了解它们改变生物环境的一些基本方法。”

水稻化学家兼生物工程师Jeffrey Hartgerink

研究人员想具体了解合成水凝胶如何影响环境的炎症反应。这项为期两年的研究为测试各种生物相容性水凝胶引发的炎症反应的水平提供了第一个机会。

“通常,我们认为炎症是有害的,”哈特格林克说。“那是因为炎症有时与疼痛有关,没有人喜欢疼痛。但是炎症反应对于伤口愈合和清除感染也非常重要。

他说:“我们不希望炎症为零;我们希望适当的炎症。” “如果我们想治愈伤口,炎症是好事,因为它开始了重建脉管系统的过程。它募集了所有可以再生该部位的细胞。”

实验室测试了四种基本的水凝胶类型-两种带正电荷,两种带负电荷-以查看它们会引发哪种炎症。他们发现,带正电荷的水凝胶比带负电荷的水凝胶引发的炎症反应强得多。

Hartgerink说:“在阳性物质中,取决于产生电荷的化学物质,我们可以产生强烈或中等程度的炎症反应。” “如果您要进行伤口愈合,那么您确实希望得到适度的答复,我们在四种材料之一中看到了这一点。

他说:“但是,如果您想接受癌症治疗,那么更高的炎症反应可能会更有效。” “对于像药物输送这样的无助于炎症的事物,一种带负电荷的材料可能会更好。

“基本上,我们正在奠定基础,以了解如何围绕这些材料引起的炎症反应开发材料。这将为我们提供最大的成功机会。”

THI小组通过多维流式细胞术帮助分析了细胞对水凝胶的反应。

伍德赛德说:“这项工作的结果为通过功能相关且可预测的输送工具专门定制治疗剂的输送奠定了基础。” “除了提供药物外,这些水凝胶还与多种细胞类型兼容。

他说:“目前干细胞疗法的问题之一是过继转移的细胞不一定在注射部位大量滞留。” “在注射前将这些相对惰性的,带负电荷的水凝胶与干细胞混合可以克服这一限制。”

哈特格林克说,这项工作是基础性的,而不是针对特定的应用,但是对于将合成水凝胶带入临床的长期目标来说很重要。哈特格林克说:“我们一直在猜测我们对这种材料的许多好事和正确的事情,现在我们对它们为什么是正确的有了更多的机械理解。”

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