Заживляющие нановолокна
Группа исследователей из Гарвардской школы инженерии и прикладных наук им. Джона Паулсона (Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences) разработала заживляющие повязки, которые значительно ускоряют регенерацию поврежденных тканей.
Еще в 70-е годы прошлого века было обнаружено, что заживление ран, полученных до третьего триместра внутриутробного развития, завершается без формирования шрамов. Это открыло ряд возможностей для восстановительной медицины, но воспроизвести уникальные заживляющие возможности кожи плода удалось только сейчас.
Анализ показал, что кожа взрослого отличается от кожи плода. Белок фибронектин, формирующий внеклеточное вещество, обеспечивает его вязкость и удерживает клетки рядом друг с другом. Кожа плода содержит гораздо больше фибронектина, чем кожа взрослого человека.
Фибронектин бывает двух типов: глобулярный, циркулирующий в крови, и фибриллярный (волокнистый), локализующийся в тканях. Несмотря на то, что фибриллярный белок демонстрировал гораздо более выраженный заживляющий эффект, в предыдущих исследованиях больше внимания уделялось глобулярной форме. Отчасти это связано со сложностью синтеза фибриллярного фибронектина.
Кит Паркер (Kit Parker) и соавторы решили эту проблему с помощью собственных разработок. Используя особый вид центрифугирования (Rotary Jet-Spinning), они смогли «распутать» глобулярный фибронектин и получить из него отдельные волокна диаметром менее одного микрометра.
Из фибронектиновых волокон были созданы повязки, которые при наложении интегрируются в рану и действуют как каркас, на котором накапливаются стволовые клетки, ускоряя процесс регенерации. После заживления нановолокна подвергаются биоразложению.
В исследованиях in vivo фибронектиновая повязка показала достаточно высокую эффективность: в течение 20 дней после повреждения заживление завершилось на 84%, в то время как в группе контроля, в которой осуществлялись общепринятые перевязки, этот показатель составил 55,6%.
Скорость заживления не сказалась на его качестве: толщина и архитектура эпидермиса и дермы были близки к норме, восстановились даже волосяные фолликулы.
В другой статье исследователи из Института биоинженерии Висса (Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering) описали заживляющие нановолокна на основе сои.
Соевый протеин содержит эстроген-подобные молекулы, ускоряющие заживление, и биоактивные компоненты, участвующие в построении клеток.
У женщин в первую половину менструального цикла повреждения кожи заживают быстрее, как предполагается, из-за высокого уровня эстрогенов в крови.
Используя ту же технологию центрифугирования, что и авторы предыдущей статьи, исследователи создали повязки на основе волокон из соевого протеина и целлюлозы. В экспериментах на животных они ускорили процесс заживления на 71% по сравнению с ранами, которые не обрабатывались, и на 21% по сравнению с ранами, которые перевязывались повязками без соевого протеина.
Оба вида нановолоконных повязок, по мнению авторов, обладают большим потенциалом в лечении ран. Фибронектиновые повязки предпочтительнее будет использовать на небольших участках, где нежелательно наличие шрамов (например, на лице или руках). Соевые повязки гораздо дешевле, они подошли бы для лечения больших повреждений, например, ожогов.
Статья C. O Chantre et al. Production-scale fibronectin nanofibers promote wound closure and tissue repair in a dermal mouse model опубликована в журнале Biomaterials; статья S. Ahn et al. Soy Protein/Cellulose Nanofiber Scaffolds Mimicking Skin Extracellular Matrix for Enhanced Wound Healing опубликована в журнале Advanced Healthcare Materials.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам SEAS: Drawing inspiration from plants and animals to restore tissue.