uutiset

한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina

Kun lääkinnällisiä laitteita (kuten sydämentahdistimia) tai materiaaleja istutetaan kehoon, ne yleensä laukaisevat kehossa vieraskappalereaktion, jolloin proteiinit adsorboituvat laitteen pinnalle ja kerääntyvät immuunisoluja, kuten makrofageja ja neutrofiilejä, kerääntymään. materiaalin pinnalla.

Fibroottisten solujen kerääntyminen kollageenin kertymisen saavuttamiseksi voi helposti muodostaa fibroosia, jolloin laite on liiallisesti ympäröity fibroottisella kudoksella muodostaen fyysisen esteen, jolloin materiaali menettää kykynsä vaihtaa tietoa kudoksen kanssa tai vapauttaa signalointitekijöitä.

Laitteen pinnan kemialliseen muokkaamiseen tai tulehduskipulääkkeiden lataamiseen perustuvat menetelmät voivat vähentää fibroosin muodostumista jossain määrin, mutta ne eivät pysty pitkällä aikavälillä hillitsemään tätä ilmiötä kokonaan.

Äskettäin professori Zhao Xuanhe ja tohtori Wu Jingjing Massachusetts Institute of Technologysta Yhdysvalloista löysivät ensimmäistä kertaa ei-fibroottisen liimamateriaalin, joka voi liittää lääketieteellisiä implantteja ympäröiviin kudoksiin fibroosin estämiseksi laitteen implantoinnin jälkeen. kuten laitteen käyttäminen "näkymättömyysviitta" estää immuunijärjestelmän hyökkäykset ja pidentää tällaisten laitteiden käyttöikää.

Kuva 丨Liimapinnoite estää kuitukapselin muodostumisen implantin ja kudoksen rajapinnassa (Lähde: Nature)

Tässä tutkimuksessa käytetään hydrogeeliliimaa estämään fibroosin muodostumista, ja sen odotetaan tarjoavan ratkaisuja useiden kehoon implantoitujen lääketieteellisten laitteiden kliiniseen käyttöön pitkäaikaistyötä varten. Esimerkiksi lääketieteellisten laitteiden, kuten pitkäaikaisten lääkkeiden annostelun, solujen ja anturien kuljetuksen suojaaminen kehossa pitkäaikaisen hoidon tai diagnostisten toimintojen tarjoamiseksi.

Professori David Mooney, Yhdysvaltain kolmannen akatemian ja Harvardin yliopiston akateemikko, kommentoi tutkimusta: "Lääketieteellisten laitteiden ja kudosten välinen vahva adheesio voi estää fibroottisen kudoksen muodostumisen. Tämä on tärkeä löytö. lääketieteelliset laitteet."

Äskettäin aiheeseen liittyvä artikkeli julkaistiin Naturessa [1] otsikolla "Liimaiset anti-fibroottiset rajapinnat erilaisissa elimissä".

Tri. Jingjing Wu MIT:stä on ensimmäinen kirjoittaja, ja professori Zhao Xuanhe ja tohtori Hyunwoo Yuk toimivat rinnakkaiskirjoittajina.

Kuva丨Aiheeseen liittyvät paperit (Lähde: Nature)

Aiemmissa tutkimuksissa liimamateriaalien käytöstä pehmytkudosten ja elinten vikojen korjaamiseen erityisissä ympäristöissä tutkijat havaitsivat, että liimamateriaalit voivat nopeasti korjata viallisia kudoksia ja edistää haavan paranemista [2-3].

Tässä tutkimuksessa otettiin käyttöön ei-fibroottisia liimoja vähentämään epäspesifisten proteiinien (albumiini, fibrinogeeni jne.) adsorptiota kehossa, mikä vähentää suuren määrän tulehdussolujen tunkeutumista.

Tutkittuaan immuuniproteiineja ja genomiikkaa, tutkijat havaitsivat, että vain pieni määrä tulehdusta sääteleviä tekijöitä lisääntyi 3 päivässä, mutta kaikki tulehdustekijät vähenivät merkittävästi 7 päivän jälkeen.

Wu Jingjing selitti: "Tämä johtuu pääasiassa pienen määrän neutrofiilien kerääntymisestä ei-fibroottisen liiman lähelle. Nos 2 -geenin ilmentyminen lisääntyi merkittävästi 1-3 päivässä, mikä aktivoi neutrofiilien välittämän tulehdusvasteen ja lisäsi tulehdusta. G-CSF:ää ja IL-12p70:tä erittyy suuria määriä.

Kuva丨Wu Jingjing (Lähde: Wu Jingjing)

Kehon omasta säätelystä johtuen tulehdustekijät voivat laantua nopeasti 7 päivässä ja keskeyttää myöhemmän fibroosiprosessin. Pinnoitteena ei-fibroottiset liimat eivät enää aiheuta fibroosia, kun lääkinnällisiä laitteita istutetaan kehoon, mikä varmistaa pitkän olemassaolon ja toiminnan kehossa.

Tutkimuksen alkuvaiheessa tutkimusryhmä istutti liimoja kudoksiin ja elimiin. Vaikka havaittiin, että liimat voivat estää fibroosin muodostumista, ei tuolloin ollut syvällistä ymmärrystä taustalla olevasta immuunimekanismista. tämä epänormaali ilmiö.

Kuva 丨Kvantitatiivinen polymeraasiketjureaktio ja liima-istutteen rajapinnan Luminex-analyysi (Lähde: Nature)

Tutkiakseen tämän ilmiön taustalla olevaa immunologista mekanismia ryhmä ja heidän yhteistyökumppaninsa analysoivat ilmiön taustalla olevaa immunologista mekanismia useiden biologisten karakterisointimenetelmien avulla, mukaan lukien immunofluoresenssi, kvantitatiivinen polymeraasiketjureaktio, transkriptoimisekvensointitekniikka ja muut tekniikat.

Tutkijat vertasivat myös useita kontrolliryhmiä ja havaitsivat ilmiön: jos ryhmämateriaali ja kudos kiinnittyvät tiiviisti, tulehdussolujen muisti heikkenee. Jos samalla materiaalilla ei ole tarttuvia ominaisuuksia, tulehdussolut voivat silti tunkeutua materiaalin ja kudoksen väliin aiheuttaen tulehdusreaktion ja fibroosin muodostumisen.

Wu Jingjing sanoi: "Havaitsimme, että immuunisolut, kuten neutrofiilit, alkoivat ensin tunkeutua implantoidulle alueelle, mutta immuunihyökkäys tukahdutettiin nopeasti, mikä esti fibroosin kudosten muodostumisen. Kolmessa kuukaudessa ei ollut implantoitua fibroosia. kemiallinen muodostuminen ja säilyttää sähköisten signaalien pitkäaikaisen lähetyksen."

Ei-fibroottiset liimat ovat polymeerejä, jotka koostuvat makromolekyyleistä, kuten kitosaanista tai polyvinyylialkoholista. Niiden etuna on laajat lähteet, alhainen hinta ja korkea pehmeys, ja ne sopivat hyvin ihmiskudosten mekaanisiin ominaisuuksiin.

Tämä tutkimus ratkaisee pitkään jatkuneen kehoon istutettujen materiaalien aiheuttaman vieraskappalereaktion aiheuttaman fibroosin ongelman, joka on vaivannut ihmiskuntaa pitkään mahdollistaen lääkinnällisten laitteiden tai materiaalien toimimisen kehossa pitkään.

Tällä hetkellä ryhmä on suorittanut kokeita varmistaakseen sen tehokkuuden fibroosin estämisessä hiirten, rottien, ihmishiirten ja sikojen eläinmalleissa. Kuten vatsan seinämä, vatsa, paksusuoli, sydän ja keuhkot, jne., joten kuituttomilla liimoilla on laajat käyttömahdollisuudet.

Tämän löydön valossa tutkimusryhmä kehitti myöhemmin väliaikaisen sydämentahdistimen [4]. Wu Jingjing on varmistanut, että tahdistimeen kiinnitetty ja eläimiin (rottiin) istutettu liima voi jatkaa toimintaansa kehossa.

Lisäksi se voi sähköisesti stimuloida sydäntä ja tarjota vakaan sähköfysiologisen signaalin seurannan ja säätelyn, ja sitä odotetaan käytettävän kliinisten ongelmien, kuten rytmihäiriön/sydäninfarktin, hoitoon.

Kuva丨Jatkuva sydämen seuranta ja tahdistus rottamallissa (Lähde: Science Translational Medicine)

Luonto kommentoi tutkimusta [5] Tämän tutkimuksen tärkein kohokohta on, että liimapinnoite voi vähentää arpikudoksen muodostumista pehmeiden polymeeri-implanttien ympärille – tämän vaikutuksen tekijät ovat osoittaneet useissa eläinmalleissa, joihin on istutettu biomateriaaleja eri elimissä tai niiden päällä.

Ympäröivän arpikudoksen muodostuminen on yleinen ongelma istutetuille biomateriaaleille, joka vaikuttaa niiden toimintaan, ja se, mitä tutkijat ovat osoittaneet, on tervetullut edistysaskel tämän tärkeän ongelman ratkaisemisessa.

Wu Jingjing sanoi: "Toivomme toteuttavamme teknologian muutoksen mahdollisimman pian ja edistävän sen kliinistä käyttöä ihmiskokeissa. Tämä edellyttää kuitenkin tiukkaa teknistä ja eettistä hyväksyntää, jonka odotetaan valmistuvan seuraavien kahden tai kolmen vuoden aikana."

Viitteet:

1. Wu, J., Deng, J., Theocharidis, G. et ai. Liimautuvat antifibroottiset rajapinnat eri elimiin. Luonto (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07426-9

2. Wu, J. et ai. Valmis bioadhesiivinen laastari ruoansulatuskanavan vikojen ompelemattomaan korjaamiseen. Science Translational Medicine 14, abh2857(2022). https://doi.org/10.1126/scitranslmed.abh2857

3.Yuk, H., Wu, J., Sarrafian, TL et ai. Nopea ja hyytymisestä riippumaton hemostaattinen tiivistys naarasliiman innoittamalla tahnalla. Nature Biomedical Medicine 5, 1131–1142 (2021). https://doi.org/10.1038/s41551-021-00769-y

4. Deng, Y., Wu, J. et ai. Bioadhesiivinen tahdistusjohto atraumaattiseen sydämen seurantaan ja stimulaatioon jyrsijä- ja sikamalleissa. Science Translational Medicine 16，eado9003(2024). https://doi.org/10.1126/scitranslmed.ado9003

5.https://www.nature.com/articles/d41586-024-02348-y

Operaatio/ladonta: He Chenlong

01/

02/

03/

04/

05/