Nasz organizm potrafi odbudować wiele zniszczeń, ale czasami uszkodzone tkanki nie są w stanie się zregenerować. Dotyczy to zwłaszcza tych z nich, które pozostają w ruchu i są poddawane naprężeniom. Taka sytuacja dotyczy m.in. mięśnia sercowego oraz strun głosowych (ich poprawna nazwa anatomiczna to fałdy głosowe). Uszkodzenia takich tkanek często prowadzą do powstania blizn, które nie mają takich samych właściwości jak np. włókna mięśniowe.

Problem ten próbuje rozwiązać medycyna regeneracyjna. Jednym z jej narzędzi są rusztowania zbudowane z materiałów naturalnych lub syntetycznych. Pozwalają one komórkom na utworzenie tkanki o zaplanowanej wcześniej strukturze. Rusztowanie może być biodegradowalne, czyli stopniowo rozpuszczane i wchłaniane przez organizm.

Syntetyczny hydrożel jest wytrzymały i umożliwia wzrost komórek

Niestety, większość takich rusztowań nie jest zbyt wytrzymała mechanicznie. Dlatego nie nadają się do „łatania” mięśnia sercowego czy strun głosowych. – Udało nam się opracować rusztowanie w formie hydrożelu, które radzi sobie w takiej sytuacji. To swego rodzaju syntetyczna tkanka, którą można wstrzyknąć do organizmu – wyjaśnia Guangyu Bao, doktorant z kanadyjskiego Uniwersytetu McGill.

Zespół, w skład którego wchodzi Guangyu Bao, stworzył hydrożel łączący dwie cechy. Z jednej strony jest on porowaty, co sprawia, że komórki organizmu mogą go zasiedlić i odtworzyć zniszczone tkanki. Z drugiej strony jest też bardzo wytrzymały. Testy laboratoryjne wykazały, że z łatwością wytrzymuje np. wibracje takie jak te, które pojawiają się w strunach głosowych. Inne hydrożele w takich warunkach pękały.

Wyniki opisane na łamach czasopisma naukowego „Advanced Science” to dopiero początek badań. Uczeni chcą jednak niedługo zastosować hydrożel także u pacjentów. Docelowo takie syntetyczne tkanki mogą pomóc w regeneracji nie tylko serca czy strun głosowych, ale też w opracowaniu laboratoryjnych modeli narządów, na których można testować leki. Kanadyjczycy chcą w ten sposób stworzyć m.in. elastyczny, syntetyczny fragment płuca.

Implant wydrukowany z osocza przyśpiesza gojenie uszkodzeń

Na inny pomysł wpadł zespół z irlandzkiego Uniwersytetu Medycznego RCSI, współpracujący z naukowcami z Portugalii. Uczeni, których pracę opublikowało czasopismo „Advanced Functional Materials”, postanowili wykorzystać biodrukowanie. Ta technologia pozwala na tworzenie trójwymiarowych implantów za pomocą drukarki 3D. Do urządzenia ładowane są biologiczne „tusze” zawierające elementy biologiczne oraz hydrożelowy materiał nadający wydrukowi kształt.

Nowością jest w tym przypadku wykorzystanie jako biotuszu tzw. osocza bogatopłytkowego (PRP). To koncentrat składników krwi zwanych płytkami krwi. Zawierają one liczne czynniki wzrostu – substancje przyśpieszające gojenie się tkanek organizmu. Z PRP korzystają głównie tenisiści, golfiści, lekkoatleci, siatkarze, koszykarze oraz piłkarze. Jest ono wykorzystywana także u pacjentów po urazach ortopedycznych lub cierpiących na przewlekłe schorzenia, takie jak choroba zwyrodnieniowa stawów.

Badacze wydrukowali z PRP implant dla pacjenta ze skomplikowaną, trudno gojącą się raną skóry. Zawierał on osocze pobrane od pacjenta, więc nie było ryzyka, że organizm odrzuci przeszczep. Kształt implantu został dopasowany do uszkodzonego miejsca.

Po jednym zabiegu efekty były bardzo dobre. – Naturalnie występujące we krwi płytki krwi wspomagają regenerację, ale często prowadzi ona do powstawania blizn. Dzięki temu, że zamknęliśmy płytki w implancie, udało się tego uniknąć. Do uszkodzonego miejsca wniknęły naczynia krwionośne i została odtworzona prawidłowa tkanka – wyjaśnia prof. Fergal O’Brien, jeden z autorów odkrycia.

Dalsze badania wykażą, czy implant z PRP może być wykorzystywany do regeneracji tkanek innych niż skóra. – To może być nowa, uniwersalna metoda w arsenale medycyny regeneracyjnej – przewiduje prof. O’Brien.

Źródła: Advanced Science, Advanced Functional Materials.