Esistono vari tipi di materiali ampiamente utilizzati per aiutare a guarire ferite di diversa natura. Ad esempio le spugne di collagene aiutano a curare ustioni e gli impianti a forma di ponteggio vengono utilizzati per riparare le ossa. Ma il processo di riparazione dei tessuti tende a cambiare nel tempo, quindi gli scienziati stanno sviluppando biomateriali che interagiscono con i tessuti durante la guarigione.
Il nuovo studio presentato su Advanced Materials di Ben Almquist e il suo team dell’Imperial College di Londra propone una nuova molecola che potrebbe cambiare il modo in cui i materiali tradizionali lavorano con il corpo. Conosciuti come carichi utili attivati dalla forza di trazione (TrAP), il loro metodo consente ai materiali di comunicare con i sistemi di riparazione naturali del corpo per guidare la guarigione.
Imitare il meccanismo naturale di riparazione delle ferite
Dopo un infortunio, le cellule “strisciano” attraverso le “impalcature” di collagene presenti nelle ferite, come ragni che navigano nelle ragnatele. Mentre si muovono, attivano le proteine di guarigione nascoste che iniziano a riparare i tessuti danneggiati.
I ricercatori hanno progettato TrAPs come un modo per ricreare questo metodo di guarigione naturale. Hanno piegato segmenti di DNA in forme tridimensionali conosciute come aptameri che si attaccano strettamente alle proteine. Quindi, hanno attaccato una “maniglia” personalizzabile a cui le cellule possono afferrare da un’estremità, prima di attaccare l’estremità opposta a un’impalcatura come il collagene.
Durante i test di laboratorio , i ricercatori hanno scoperto che le cellule tiravano i TrAP mentre strisciavano attraverso gli scaffold di collagene. Questa trazione ha fatto srotolare i TrAP come lacci delle scarpe per attivare le proteine curative. Queste istruiscono le cellule curative a crescere e moltiplicarsi.
Questa è la prima volta che gli scienziati hanno attivato proteine curative utilizzando diversi tipi di cellule in materiali artificiali, imitando i metodi di guarigione presenti in natura.
“L’uso del movimento cellulare per attivare la guarigione si trova in creature che vanno dalle spugne di mare agli esseri umani. Il nostro approccio li imita e lavora attivamente con le diverse varietà di cellule che arrivano nel nostro tessuto danneggiato nel tempo per promuovere la guarigione”,
ha detto Almquist.
Questo approccio è adattabile a diversi tipi di cellule e quindi potrebbe essere utilizzato in una varietà di lesioni, come ossa fratturate, tessuto cicatriziale dopo attacchi di cuore e nervi danneggiati.
Semplicità e immediatezza di applicazione
I TrAP sono relativamente semplici da creare e sono completamente prodotti dall’uomo. Ciò significa che possono essere facilmente ricreati in diversi laboratori e adattandoli a quantità industriali. La loro adattabilità implica che aiuteranno gli scienziati a creare nuovi metodi per studi di laboratorio su malattie, cellule staminali e sviluppo dei tessuti.
Gli aptameri sono attualmente utilizzati come farmaci, il che significa che si sono già dimostrati sicuri e ottimizzati per l’uso clinico. Poiché i TrAP sfruttano gli aptameri attualmente ottimizzati per l’uso negli esseri umani, potrebbero essere in grado di intraprendere un percorso più breve verso la clinica rispetto ai metodi che partono da zero.
“La tecnologia TrAP fornisce un metodo flessibile per creare materiali che comunicano attivamente con la ferita e forniscono istruzioni chiave quando e dove sono necessarie”,
ha affermato Almquist.
“Questo tipo di guarigione intelligente e dinamica è utile durante ogni fase del processo di guarigione. Ha il potenziale per aumentare le possibilità del corpo di riprendersi e ha usi di vasta portata su molti diversi tipi di ferite.”.
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