berita

한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina

Ketika perangkat medis (seperti alat pacu jantung) atau bahan ditanamkan ke dalam tubuh, biasanya hal tersebut memicu reaksi benda asing di dalam tubuh, menyebabkan protein teradsorpsi pada permukaan perangkat dan merekrut sel kekebalan, seperti makrofag dan neutrofil, untuk berkumpul. pada permukaan bahan.

Akumulasi sel fibrotik untuk mencapai pengendapan kolagen dapat dengan mudah membentuk fibrosis, menyebabkan perangkat dikelilingi secara berlebihan oleh jaringan fibrotik untuk membentuk penghalang fisik, sehingga menyebabkan bahan kehilangan kemampuan untuk bertukar informasi dengan jaringan atau melepaskan faktor sinyal.

Metode yang didasarkan pada modifikasi kimia pada permukaan perangkat atau pemberian obat antiinflamasi dapat mengurangi pembentukan fibrosis sampai batas tertentu, namun metode tersebut tidak dapat sepenuhnya menekan fenomena ini dalam jangka panjang.

Baru-baru ini, Profesor Zhao Xuanhe dan Dr. Wu Jingjing dari Institut Teknologi Massachusetts di Amerika Serikat untuk pertama kalinya menemukan bahan perekat non-fibrotik yang dapat mengikat perangkat implan medis dengan jaringan di sekitarnya untuk mencegah fibrosis setelah perangkat ditanamkan, seperti halnya menyediakan kerusakan pada perangkat. "Jubah tembus pandang" memblokir serangan sistem kekebalan dan memperpanjang masa pakai peralatan tersebut.

Gambar丨 Lapisan perekat mencegah pembentukan kapsul fibrosa pada antarmuka jaringan implan (Sumber: Alam)

Penelitian ini menggunakan perekat hidrogel untuk menghambat pembentukan fibrosis dan diharapkan dapat memberikan solusi penerapan klinis dengan lebih banyak alat kesehatan yang ditanamkan ke dalam tubuh untuk pekerjaan jangka panjang. Misalnya, melindungi peralatan medis seperti pengiriman obat jangka panjang, pengiriman sel, dan pengiriman sensor dalam tubuh untuk memberikan pengobatan jangka panjang atau fungsi diagnostik.

Profesor David Mooney, akademisi dari Akademi Ketiga Amerika Serikat dan Universitas Harvard, mengomentari penelitian ini: "Adhesi yang kuat antara peralatan medis dan jaringan dapat mencegah pembentukan jaringan fibrotik. Ini adalah penemuan penting. Ada banyak potensi penerapan dalam bidang ini." alat kesehatan."

Baru-baru ini, sebuah makalah terkait diterbitkan di Nature [1] dengan judul "Antarmuka anti-fibrotik perekat pada beragam organ".

Jingjing Wu dari MIT adalah penulis pertama, dan Profesor Zhao Xuanhe serta Dr. Hyunwoo Yuk berperan sebagai penulis koresponden.

Gambar丨Makalah terkait (Sumber: Alam)

Dalam penelitian sebelumnya tentang penggunaan bahan perekat untuk memperbaiki kerusakan jaringan lunak dan organ di lingkungan khusus, peneliti menemukan bahwa bahan perekat dapat dengan cepat memperbaiki jaringan yang rusak dan mempercepat penyembuhan luka [2-3].

Dalam penelitian ini, perekat non-fibrotik diperkenalkan untuk mengurangi adsorpsi protein non-spesifik (albumin, fibrinogen, dll.) di dalam tubuh, sehingga mengurangi infiltrasi sejumlah besar sel inflamasi.

Setelah mempelajari protein imun dan genomik, para peneliti menemukan bahwa hanya sejumlah kecil faktor pengatur inflamasi yang meningkat dalam waktu 3 hari, namun semua faktor inflamasi berkurang secara signifikan setelah 7 hari.

Wu Jingjing menjelaskan: "Hal ini terutama disebabkan oleh akumulasi sejumlah kecil neutrofil di dekat perekat non-fibrotik. Ekspresi gen nos 2 meningkat secara signifikan dalam 1-3 hari, mengaktifkan respons inflamasi yang dimediasi neutrofil dan meningkatkan inflamasi. faktor G-CSF dan IL-12p70 disekresikan dalam jumlah besar.”

Gambar丨Wu Jingjing (Sumber: Wu Jingjing)

Karena pengaturan tubuh sendiri, faktor peradangan dapat dengan cepat mereda dalam waktu 7 hari, sehingga mengganggu proses fibrosis selanjutnya. Sebagai pelapis, perekat non-fibrotik tidak akan lagi menghasilkan fibrosis ketika perangkat medis ditanamkan ke dalam tubuh, sehingga menjamin keberadaan dan pengoperasian jangka panjang di dalam tubuh.

Pada tahap awal penelitian, tim peneliti menanamkan perekat ke dalam jaringan dan organ selama percobaan. Meskipun perekat dapat menghambat pembentukan fibrosis, pada saat itu belum ada pemahaman mendalam tentang mekanisme kekebalan di baliknya. fenomena tidak normal ini.

Gambar丨 Reaksi berantai polimerase kuantitatif dan analisis Luminex pada antarmuka implan perekat (Sumber: Alam)

Untuk mengeksplorasi mekanisme imunologi di balik fenomena ini, tim dan kolaboratornya menganalisis mekanisme imunologi di balik fenomena ini melalui serangkaian metode karakterisasi biologis, termasuk imunofluoresensi, reaksi berantai polimerase kuantitatif, teknologi pengurutan transkriptome, dan teknologi lainnya.

Para peneliti juga membandingkan beberapa kelompok kontrol dan menemukan sebuah fenomena: jika materi kelompok dan jaringan menempel erat, memori sel inflamasi akan berkurang. Jika bahan yang sama tidak memiliki sifat perekat, sel inflamasi masih dapat menembus antara bahan dan jaringan sehingga menyebabkan reaksi inflamasi dan terbentuknya fibrosis.

Wu Jingjing berkata: "Kami menemukan bahwa sel-sel kekebalan seperti neutrofil pertama kali mulai menyusup ke area implan, tetapi serangan kekebalan dengan cepat ditekan, menghalangi proses pembentukan jaringan fibrosis. Dalam tiga bulan, tidak ada fibrosis yang ditanamkan. generasi kimia dan masih mempertahankan transmisi sinyal listrik jangka panjang.”

Perekat non-fibrotik adalah polimer yang tersusun dari makromolekul seperti kitosan atau polivinil alkohol. Perekat ini memiliki keunggulan sumber yang luas, harga murah dan kelembutan tinggi, serta sangat cocok dengan sifat mekanik jaringan manusia.

Penelitian ini memecahkan masalah fibrosis yang sudah berlangsung lama akibat reaksi benda asing akibat bahan yang ditanamkan ke dalam tubuh, yang telah lama meresahkan umat manusia, sehingga memungkinkan alat atau bahan kesehatan dapat bekerja di dalam tubuh dalam waktu yang lama.

Saat ini, tim telah melakukan percobaan untuk memverifikasi kinerjanya dalam menghambat fibrosis pada model hewan mencit, mencit, manusia mencit, dan babi. Seperti dinding perut, lambung, usus besar, jantung dan paru-paru, dll., sehingga perekat non-fibrous menunjukkan prospek penerapan yang luas.

Mengingat penemuan ini, tim peneliti kemudian mengembangkan alat pacu jantung sementara [4]. Wu Jingjing telah memverifikasi bahwa perekat yang diaplikasikan pada alat pacu jantung dan ditanamkan pada hewan (tikus) dapat terus bekerja di dalam tubuh.

Selain itu, dapat menstimulasi jantung secara elektrik dan memberikan pemantauan dan pengaturan sinyal elektrofisiologis yang stabil, dan diharapkan dapat digunakan untuk mengatasi masalah klinis seperti aritmia/infark miokard.

Gambar 丨 Pemantauan jantung terus menerus dan mondar-mandir pada model tikus (Sumber: Science Translational Medicine)

Alam mengomentari penelitian tersebut [5]. Sorotan utama dari penelitian ini adalah bahwa lapisan perekat dapat mengurangi pembentukan jaringan parut di sekitar implan polimer lunak – sebuah efek yang penulis telah tunjukkan pada sejumlah model hewan yang ditanamkan biomaterial di dalam atau di berbagai organ.

Pembentukan jaringan parut di sekitar merupakan masalah umum pada biomaterial yang ditanamkan sehingga mempengaruhi fungsinya, dan apa yang telah ditunjukkan oleh para peneliti adalah kemajuan yang disambut baik dalam mengatasi masalah penting ini.

Wu Jingjing berkata: "Kami berharap dapat mewujudkan transformasi teknologi sesegera mungkin dan mempromosikan penggunaan klinisnya dalam uji coba pada manusia. Namun, hal ini memerlukan persetujuan teknis dan etika yang ketat, yang diharapkan akan selesai dalam dua hingga tiga tahun ke depan."

Referensi:

1. Wu, J., Deng, J., Theocharidis, G. et al. Antarmuka anti-fibrotik yang bersifat adhesif pada berbagai organ. Nature (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07426-9

2. Wu, J. dkk. Patch bioadhesif siap pakai untuk perbaikan defek gastrointestinal tanpa jahitan. Science Translational Medicine 14, abh2857(2022). https://doi.org/10.1126/scitranslmed.abh2857

3.Yuk, H., Wu, J., Sarrafian, TL dkk. Penyegelan hemostatik yang cepat dan tidak bergantung pada pembekuan darah dengan pasta yang terinspirasi dari lem teritip. Nature Biomedical Medicine 5, 1131–1142 (2021). https://doi.org/10.1038/s41551-021-00769-y

4. Deng, Y., Wu, J. dkk. Kabel bioadhesif untuk pemantauan dan stimulasi jantung atraumatik pada model hewan pengerat dan babi. Science Translational Medicine 16, eado9003(2024). https://doi.org/10.1126/scitranslmed.ado9003

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

Pengoperasian/penataan huruf: He Chenlong

01/

02/

03/

04/

05/