Hidrogelul pe bază de peptide este promițător pentru repararea țesuturilor și a organelor

Combinând precizia biomedicală cu ingineria inspirată din natură, o echipă de oameni de știință condusă de Universitatea din Ottawa a creat un material asemănător gelului, care prezintă un potențial enorm pentru repararea rapidă a unei game largi de organe și țesuturi deteriorate din corpul uman.

Cercetările de ultimă generație conduse de profesorul asociat Dr. Emilio I. Alarcon din cadrul Facultății de Medicină a Universității din Ottawa ar putea avea un impact asupra vieții a milioane de oameni în viitor, cu ajutorul hidrogelurilor peptidice care pot sigila rănile pielii, pot oferi terapii mușchiului cardiac deteriorat și pot repara corneele deteriorate.

„Folosim peptide pentru a crea soluții terapeutice. Echipa se inspiră din natură pentru a dezvolta soluții simple pentru închiderea rănilor și repararea țesuturilor”, spune Dr. Alarcon, om de știință și director al grupului BioEngineering and Therapeutic Solutions (BEaTS) de la Institutul de Cardiologie al Universității din Ottawa, a cărui cercetare de pionierat se concentrează pe dezvoltarea de noi materiale cu capacități de regenerare a țesuturilor.

Peptidele sunt molecule care se găsesc în organismele vii, iar hidrogelurile sunt un material pe bază de apă cu o textură asemănătoare gelului care s-a dovedit util în scopuri terapeutice.

Abordarea utilizată în studiu, publicat în Advanced Functional Materials și condus în colaborare de Dr. Erik Suuronen și Dr. Mark Ruel, este unică. Majoritatea hidrogelurilor studiate în ingineria tisulară sunt derivate din animale și pe bază de proteine, dar biomaterialul creat de echipa comună este îmbunătățit cu peptide modificate. Acest lucru îl face mai aplicabil în practica clinică.

Dr. Ruel, profesor în cadrul Departamentului de Medicină Celulară și Moleculară al Facultății de Medicină a Universității din Ottawa și președinte al departamentului de cercetare din cadrul Diviziei de Chirurgie Cardiacă a Institutului de Cardiologie al Universității din Ottawa, consideră că rezultatele studiului ar putea fi revoluționare.

„În ciuda mileniilor de evoluție, răspunsul uman la vindecarea rănilor rămâne imperfect”, spune Dr. Ruel. „Observăm cicatrici anormale, de la incizii ale pielii la leziuni oculare și repararea inimii după un atac de cord. Dr. Alarcón, Suuronen și restul echipei noastre s-au concentrat asupra acestei probleme timp de aproape două decenii. Lucrarea Dr. Alarcón în revista Advanced Functional Materials reprezintă o nouă modalitate de a face vindecarea rănilor, vindecarea organelor și chiar cicatrizarea de bază după intervenții chirurgicale mult mai ușor de gestionat din punct de vedere terapeutic și, prin urmare, optimizată pentru sănătatea umană.”

Peptide sintetizate pentru repararea instantanee a țesuturilor moi. Materiale funcționale avansate (2024). DOI: 10.1002/adfm.202402564

Într-adevăr, cheia este capacitatea de a modula biomaterialul peptidic. Hidrogelurile echipei Universității din Ottawa sunt concepute pentru a fi personalizabile, ceea ce face ca materialul rezistent să fie adaptabil pentru utilizare într-o gamă largă de țesuturi. În esență, rețeta din două componente poate fi modificată pentru a crește aderența sau a reduce alte componente, în funcție de partea corpului care necesită reparare.

„Am fost foarte surprinși de gama de aplicații pe care materialele noastre le pot atinge”, spune Dr. Alarcon. „Tehnologia noastră oferă o soluție integrată, personalizată în funcție de țesutul țintă.”

Dr. Alarcon observă, de asemenea, că aceste studii sugerează că efectele terapeutice ale hidrogelurilor biomimetice sunt extrem de eficiente și că utilizarea lor este semnificativ mai simplă și mai rentabilă decât alte abordări de regenerare.

Materialele au fost dezvoltate la costuri reduse și într-un format scalabil, ceea ce reprezintă o calitate esențială pentru multe aplicații biomedicale la scară largă. Echipa a dezvoltat, de asemenea, un sistem de screening rapid care a redus semnificativ costurile de dezvoltare și timpii de testare.

„Această reducere semnificativă a costurilor și a timpului nu numai că face materialul nostru mai viabil din punct de vedere economic, dar accelerează și potențialul său pentru utilizare clinică”, spune dr. Alarcon.

Care sunt următorii pași pentru echipa de cercetare? Vor efectua studii pe animale de amploare, în pregătirea testelor pe oameni. Până în prezent, studiile pe inimă și piele au fost efectuate la rozătoare, iar studiul corneei a fost efectuat ex vivo.