FORSKARE DESIGNAR "SMART" SåRLäKNINGSTEKNIK

Ny forskning, publicerad i tidskriften Avancerade material, banar väg för "en ny generation av material som aktivt arbetar med vävnader för att driva [sår] läkning."

Nya framsteg inom sårläkningstekniker förbättrar kroppens förmåga att regenerera.

Eftersom fler och fler kirurgiska ingrepp utförs i USA ökar också antalet infektioner vid kirurgiska platser.

Kroniska sår som inte läker - som de som uppstår vid diabetes - är ofta värd för ett brett spektrum av bakterier i form av en biofilm.

Sådana biofilmbakterier är ofta mycket motståndskraftiga mot behandling, och antimikrobiell resistens ökar bara möjligheten att dessa sår blir infekterade.

Enligt de senaste uppskattningarna drabbar kroniska sår cirka 5,7 miljoner människor i USA. Vissa kroniska sår kan leda till amputationer, vilket är fallet med diabetessår.

På en global nivå uppskattar forskare att var 30: e sekund ett kroniskt, icke-läkande diabetessår orsakar en amputation.

I detta sammanhang finns det ett stort behov av innovativa, effektiva sårläkningsmetoder. Ny forskning visar löfte i detta avseende, eftersom forskare har utformat en molekyl som hjälper till att utnyttja kroppens naturliga läkningskrafter.

Molekylerna kallas dragkraftaktiverade nyttolaster (TrAP). De är tillväxtfaktorer som hjälper material som kollagen att interagera med kroppens vävnader mer naturligt.

Ben Almquist, Ph.D., en lektor vid institutionen för ingenjörsvetenskap vid Imperial College London i Storbritannien, ledde den nya forskningen.

TrAP-teknik och sårläkning

Material som kollagen används ofta vid sårläkning. Till exempel kan kollagensvampar behandla brännskador och kollagenimplantat kan hjälpa benen att regenerera.

Men hur interagerar kollagen med vävnad? I så kallade ställningsimplantat rör sig celler genom kollagenstrukturen och drar ställningen med sig. Detta utlöser läkande proteiner, såsom tillväxtfaktorer, som hjälper vävnaden att regenerera.

I den nya studien konstruerade Almquist och teamet TrAP-molekyler för att återskapa denna naturliga process. Forskarna ”viks” DNA-strängar till aptamerer, som är tredimensionella former som binder till proteiner.

Sedan designade de ett "handtag" för celler att greppa. De fäste cellerna i ena änden av handtaget och en kollagenställning till den andra änden.

Laboratorietester visade att cellerna drog med sig TrAP: erna när de rörde sig genom kollagenimplantaten. I sin tur aktiverade detta tillväxtproteiner som utlöste läkningsprocessen i vävnaden.

Forskarna förklarar att denna teknik återskapar läkningsprocesser som finns i hela den naturliga världen. "Att använda cellrörelser för att aktivera läkning finns i varelser som sträcker sig från havssvampar till människor", säger Almquist.

"Vårt tillvägagångssätt efterliknar dem och arbetar aktivt med de olika sorterna av celler som kommer fram i vår skadade vävnad över tiden för att främja läkning", tillägger han.

En ”ny generation” av läkande material

Forskningen avslöjade också att justering av mobilhandtaget ändrar typen av celler som kan fästas och hålla fast i TrAP.

I sin tur gör det att TrAPs släpper ut personifierade regenerativa proteiner baserat på cellerna som har fästs i handtaget.

Denna anpassningsförmåga till olika typer av celler innebär att tekniken kan tillämpas på olika sårtyper - allt från benfrakturer till ärrvävnadsskador orsakade av hjärtattacker och nervskador till diabetessår.

Slutligen är aptamer redan godkända som läkemedel för human klinisk användning, vilket kan innebära att TrAP-tekniken kan bli allmänt tillgänglig förr snarare än senare.

”TrAP-tekniken ger en flexibel metod för att skapa material som aktivt kommunicerar med såret och ger viktiga instruktioner när och var de behövs”, förklarar Almquist.

"Denna typ av intelligent, dynamisk läkning är användbar under varje fas av läkningsprocessen, har potential att öka kroppens chans att återhämta sig och har långtgående användningar på många olika sårtyper," tillägger han.

Forskaren drar slutsatsen: "[t] hans teknik har potential att fungera som en ledare för sårreparation, och orkestrera olika celler över tiden för att arbeta tillsammans för att läka skadade vävnader."