νέα

한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina

Όταν ιατρικές συσκευές (όπως βηματοδότες) ή υλικά εμφυτεύονται στο σώμα, συνήθως προκαλούν μια αντίδραση ξένου σώματος στο σώμα, προκαλώντας την απορρόφηση πρωτεϊνών στην επιφάνεια της συσκευής και τη συγκέντρωση κυττάρων του ανοσοποιητικού, όπως μακροφάγους και ουδετερόφιλα. στην επιφάνεια του υλικού.

Η συσσώρευση ινωτικών κυττάρων για την επίτευξη εναπόθεσης κολλαγόνου μπορεί εύκολα να σχηματίσει ίνωση, με αποτέλεσμα η συσκευή να περιβάλλεται υπερβολικά από ινώδη ιστό για να σχηματίσει ένα φυσικό φράγμα, προκαλώντας έτσι το υλικό να χάσει την ικανότητα ανταλλαγής πληροφοριών με τον ιστό ή απελευθέρωσης παραγόντων σηματοδότησης.

Μέθοδοι που βασίζονται στη χημική τροποποίηση της επιφάνειας της συσκευής ή στη φόρτωση αντιφλεγμονωδών φαρμάκων μπορούν να μειώσουν τον σχηματισμό ίνωσης σε κάποιο βαθμό, αλλά δεν μπορούν να καταστείλουν πλήρως αυτό το φαινόμενο μακροπρόθεσμα.

Πρόσφατα, ο καθηγητής Zhao Xuanhe και ο Δρ. Wu Jingjing του Τεχνολογικού Ινστιτούτου της Μασαχουσέτης στις Ηνωμένες Πολιτείες ανακάλυψαν για πρώτη φορά ένα μη ινωτικό συγκολλητικό υλικό που μπορεί να συνδέσει ιατρικές συσκευές εμφυτεύματος με τους περιβάλλοντες ιστούς για να αποτρέψει την ίνωση μετά την εμφύτευση της συσκευής. σαν να φοράτε τη συσκευή Ο «μανδύας αορατότητας» εμποδίζει τις επιθέσεις του ανοσοποιητικού συστήματος και παρατείνει τη διάρκεια ζωής αυτού του εξοπλισμού.

Εικόνα 丨 Η αυτοκόλλητη επικάλυψη αποτρέπει το σχηματισμό ινώδους κάψουλας στη διεπιφάνεια εμφυτεύματος-ιστού (Πηγή: Nature)

Αυτή η έρευνα χρησιμοποιεί κόλλα υδρογέλης για την αναστολή του σχηματισμού ίνωσης και αναμένεται να δώσει λύσεις για την κλινική εφαρμογή περισσότερων ιατρικών συσκευών που εμφυτεύονται στο σώμα για μακροχρόνια εργασία. Για παράδειγμα, η προστασία του ιατρικού εξοπλισμού, όπως η μακροχρόνια χορήγηση φαρμάκων, η κυτταρική παράδοση και η παροχή αισθητήρα στο σώμα για την παροχή μακροχρόνιας θεραπείας ή διαγνωστικών λειτουργιών.

Ο καθηγητής David Mooney, ακαδημαϊκός της Τρίτης Ακαδημίας των Ηνωμένων Πολιτειών και του Πανεπιστημίου του Χάρβαρντ, σχολίασε τη μελέτη: "Η ισχυρή πρόσφυση μεταξύ ιατρικών συσκευών και ιστών μπορεί να αποτρέψει το σχηματισμό ινωτικού ιστού. Αυτή είναι μια σημαντική ανακάλυψη. Υπάρχουν πολλές πιθανές εφαρμογές σε ιατρικές συσκευές."

Πρόσφατα, μια σχετική εργασία δημοσιεύθηκε στο Nature [1] με τον τίτλο "Adhesive anti-fibrotic interfaces on diverse organs".

Ο Δρ Jingjing Wu από το MIT είναι ο πρώτος συγγραφέας και ο καθηγητής Zhao Xuanhe και ο Dr. Hyunwoo Yuk υπηρετούν ως συν-αντίστοιχοι συγγραφείς.

Figure丨Σχετικές εργασίες (Πηγή: Nature)

Σε προηγούμενες μελέτες σχετικά με τη χρήση συγκολλητικών υλικών για την επιδιόρθωση ελαττωμάτων μαλακών ιστών και οργάνων σε ειδικά περιβάλλοντα, οι ερευνητές βρήκαν ότι τα συγκολλητικά υλικά μπορούν να επιδιορθώσουν γρήγορα τους ελαττωματικούς ιστούς και να προάγουν την επούλωση των πληγών [2-3].

Σε αυτή τη μελέτη, εισήχθησαν μη ινωτικά συγκολλητικά για τη μείωση της προσρόφησης μη ειδικών πρωτεϊνών (λευκωματίνη, ινωδογόνο κ.λπ.) στο σώμα, μειώνοντας έτσι τη διείσδυση μεγάλου αριθμού φλεγμονωδών κυττάρων.

Μετά τη μελέτη των πρωτεϊνών του ανοσοποιητικού και της γονιδιωματικής, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι μόνο ένας μικρός αριθμός φλεγμονωδών ρυθμιστικών παραγόντων αυξήθηκε μέσα σε 3 ημέρες, αλλά όλοι οι φλεγμονώδεις παράγοντες μειώθηκαν σημαντικά μετά από 7 ημέρες.

Ο Wu Jingjing εξήγησε: "Αυτό οφείλεται κυρίως στη συσσώρευση μικρού αριθμού ουδετερόφιλων κοντά στο μη ινωτικό συγκολλητικό. Η έκφραση του γονιδίου nos 2 αυξήθηκε σημαντικά μέσα σε 1-3 ημέρες, ενεργοποιώντας τη φλεγμονώδη απόκριση που προκαλείται από ουδετερόφιλα και αυξάνοντας τη φλεγμονώδη παράγοντες G-CSF και IL-12p70 εκκρίνονται σε μεγάλες ποσότητες.

Picture丨Wu Jingjing (Πηγή: Wu Jingjing)

Λόγω της ρύθμισης του ίδιου του σώματος, οι φλεγμονώδεις παράγοντες μπορούν να υποχωρήσουν γρήγορα μέσα σε 7 ημέρες, διακόπτοντας έτσι την επακόλουθη διαδικασία ίνωσης. Ως επίστρωση, οι μη ινωτικές κόλλες δεν θα παράγουν πλέον ίνωση όταν εμφυτεύονται ιατρικές συσκευές στο σώμα, διασφαλίζοντας μακροχρόνια ύπαρξη και λειτουργία στο σώμα.

Στο αρχικό στάδιο της έρευνας, η ερευνητική ομάδα εμφύτευσε κόλλες σε ιστούς και όργανα κατά τη διάρκεια του πειράματος Αν και παρατηρήθηκε ότι οι κόλλες μπορούσαν να αναστείλουν το σχηματισμό ίνωσης, εκείνη τη στιγμή δεν υπήρχε σε βάθος κατανόηση του ανοσοποιητικού μηχανισμού πίσω. αυτό το ανώμαλο φαινόμενο.

Σχήμα 丨 Ποσοτική αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης και ανάλυση Luminex της διεπαφής συγκολλητικού εμφυτεύματος (Πηγή: Nature)

Προκειμένου να διερευνηθεί ο ανοσολογικός μηχανισμός πίσω από αυτό το φαινόμενο, η ομάδα και οι συνεργάτες τους ανέλυσαν τον ανοσολογικό μηχανισμό πίσω από αυτό το φαινόμενο μέσω μιας σειράς μεθόδων βιολογικού χαρακτηρισμού, συμπεριλαμβανομένων ανοσοφθορισμού, ποσοτικής αλυσιδωτής αντίδρασης πολυμεράσης, τεχνολογίας αλληλουχίας μεταγραφομένων και άλλων τεχνολογιών.

Οι ερευνητές συνέκριναν επίσης πολλαπλές ομάδες ελέγχου και ανακάλυψαν ένα φαινόμενο: εάν το υλικό της ομάδας και ο ιστός προσκολληθούν στενά, η μνήμη των φλεγμονωδών κυττάρων θα μειωθεί. Εάν το ίδιο υλικό δεν έχει συγκολλητικές ιδιότητες, τα φλεγμονώδη κύτταρα μπορούν ακόμα να διεισδύσουν μεταξύ του υλικού και του ιστού, προκαλώντας φλεγμονώδη αντίδραση και σχηματισμό ίνωσης.

Ο Wu Jingjing είπε: "Βρήκαμε ότι κύτταρα του ανοσοποιητικού όπως τα ουδετερόφιλα άρχισαν αρχικά να διεισδύουν στην εμφυτευμένη περιοχή, αλλά η ανοσολογική επίθεση κατεστάλη γρήγορα, εμποδίζοντας τη διαδικασία σχηματισμού ινώδους ιστού. Μέσα σε τρεις μήνες, δεν εμφυτεύτηκε ίνωση. Παραγωγή χημικών και εξακολουθούν να διατηρούν μακροπρόθεσμη μετάδοση ηλεκτρικών σημάτων».

Οι μη ινωτικές κόλλες είναι πολυμερή που αποτελούνται από μακρομόρια όπως η χιτοζάνη ή η πολυβινυλική αλκοόλη. Έχουν τα πλεονεκτήματα των ευρειών πηγών, της χαμηλής τιμής και της υψηλής απαλότητας και ταιριάζουν καλά με τις μηχανικές ιδιότητες των ανθρώπινων ιστών.

Αυτή η έρευνα λύνει το μακροχρόνιο πρόβλημα της ίνωσης που προκαλείται από αντίδραση ξένου σώματος που προκαλείται από υλικά εμφυτευμένα στο σώμα, η οποία προβληματίζει την ανθρωπότητα για μεγάλο χρονικό διάστημα, καθιστώντας δυνατή τη λειτουργία ιατρικών συσκευών ή υλικών στο σώμα για μεγάλο χρονικό διάστημα.

Επί του παρόντος, η ομάδα έχει πραγματοποιήσει πειράματα για να επαληθεύσει την απόδοσή της στην αναστολή της ίνωσης σε ζωικά μοντέλα ποντικών, αρουραίων, ανθρώπινων ποντικών και χοίρων. Όπως το κοιλιακό τοίχωμα, το στομάχι, το κόλον, η καρδιά και οι πνεύμονες κ.λπ., έτσι οι μη ινώδεις κόλλες παρουσιάζουν ευρείες προοπτικές εφαρμογής.

Ενόψει αυτής της ανακάλυψης, η ερευνητική ομάδα στη συνέχεια ανέπτυξε έναν προσωρινό βηματοδότη [4]. Ο Wu Jingjing επαλήθευσε ότι η κόλλα που εφαρμόζεται στον βηματοδότη και εμφυτεύεται σε ζώα (αρουραίους) μπορεί να συνεχίσει να λειτουργεί στο σώμα.

Επιπλέον, μπορεί να διεγείρει ηλεκτρικά την καρδιά και να παρέχει σταθερή παρακολούθηση και ρύθμιση ηλεκτροφυσιολογικού σήματος και αναμένεται να χρησιμοποιηθεί για τη θεραπεία κλινικών προβλημάτων όπως η αρρυθμία/έμφραγμα του μυοκαρδίου.

Εικόνα 丨Συνεχής καρδιακή παρακολούθηση και βηματοδότηση σε μοντέλο αρουραίου (Πηγή: Science Translational Medicine)

Η φύση σχολίασε τη μελέτη [5] Το κύριο χαρακτηριστικό αυτής της μελέτης είναι ότι η συγκολλητική επίστρωση μπορεί να μειώσει το σχηματισμό ουλώδους ιστού γύρω από τα μαλακά πολυμερή εμφυτεύματα - ένα αποτέλεσμα που έχουν δείξει οι συγγραφείς σε διάφορα ζωικά μοντέλα μέσα ή πάνω σε διάφορα όργανα.

Ο σχηματισμός περιβάλλοντος ουλώδους ιστού είναι ένα κοινό πρόβλημα για τα εμφυτευμένα βιοϋλικά που επηρεάζει τη λειτουργικότητά τους και αυτό που απέδειξαν οι ερευνητές είναι μια ευπρόσδεκτη πρόοδος στην αντιμετώπιση αυτού του σημαντικού ζητήματος.

Ο Wu Jingjing είπε: "Ελπίζουμε να πραγματοποιήσουμε τον μετασχηματισμό της τεχνολογίας το συντομότερο δυνατό και να προωθήσουμε την κλινική χρήση του σε δοκιμές σε ανθρώπους. Ωστόσο, αυτό απαιτεί αυστηρή τεχνική και ηθική έγκριση, η οποία αναμένεται να ολοκληρωθεί τα επόμενα δύο έως τρία χρόνια."

Παραπομπές:

1.Wu, J., Deng, J., Theocharidis, G. et al. Συγκολλητικές αντι-ινωτικές διεπαφές σε διάφορα όργανα. Φύση (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07426-9

2. Wu, J. et αϊ. Ένα βιοσυγκολλητικό επίθεμα εκτός ραφιού για επιδιόρθωση γαστρεντερικών ανωμαλιών χωρίς ράμματα. Science Translational Medicine 14, abh2857 (2022). https://doi.org/10.1126/scitranslmed.abh2857

3. Yuk, Η., Wu, J., Sarrafian, TL et al. Γρήγορη και ανεξάρτητη από την πήξη αιμοστατική σφράγιση από πάστα εμπνευσμένη από κόλλα barnacle. Nature Biomedical Medicine 5, 1131–1142 (2021). https://doi.org/10.1038/s41551-021-00769-y

4.Deng,Y., Wu,J. et al. Μια βιοσυγκολλητική απαγωγή βηματοδότησης για ατραυματική καρδιακή παρακολούθηση και διέγερση σε μοντέλα τρωκτικών και χοίρων. Science Translational Medicine 16,eado9003(2024). https://doi.org/10.1126/scitranslmed.ado9003

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

Λειτουργία/δακτυλογράφηση: He Chenlong

01/

02/

03/

04/

05/