Malerbart bioaktivt blæk heler sår af enhver form eller størrelse - Physics World

Malerbart bioaktivt blæk heler sår af enhver form eller størrelse - Physics World

Tidsstempel: 20. juni 2023 kl. 4

En sårhelende blæk kan 3D-printes direkte ind i skader
En hjælpende hånd En sårhelende blæk, der kan 3D-printes direkte ind i skader, har til formål at accelerere kroppens naturlige helingsproces. (Høflighed: ACS anvendt materiale og grænseflader 10.1021/acsami.3c03630)

Reparation af kroniske sår, forårsaget af for eksempel traumer, kirurgi eller diabetes, kan være udfordrende. Når huden er skåret eller revet i stykker, arbejder kroppen på at helbrede sig selv via en kompleks proces, der involverer blodkoagulering, eliminering af eventuelle bakterieangribere, genvækst af beskadigede blodkar og vævsremodeling.

Der er tilgængelige teknikker, der kan hjælpe med at hele sår, såsom at påføre bandager eller sting for at stoppe blødning eller bruge antibiotika for at forhindre infektion. Men nu har forskere i Kina udviklet en sårhelende blæk, der har til formål faktisk at accelerere kroppens naturlige helingsproces, kaldet "bærbar bioaktiv blæk til vævsheling", eller PAINT. Blækket, beskrevet i ACS anvendt materiale og grænseflader, er lavet af ekstracellulære vesikler (EV'er) indlejret i hydrogel og kan males direkte ind i sår af enhver form ved hjælp af en 3D-printer.

EV'er udskilt fra hvide blodlegemer såsom makrofager spiller en vigtig rolle i at fremme dannelsen af ​​blodkar og reducere inflammation under heling. For at skabe deres PAINT-platform har forskerholdet – ledet af Dan Li fra Nanjing Universitet, og Xianguang Ding og Lianhui Wang fra Nanjing Universitet for Post og Telekommunikation – blandede bioaktive elbiler afledt af M2-makrofager (den type, der er forbundet med vævsreparation) med biokompatible natriumalginathydrogeler. Inden for få minutter danner denne blanding en robust EVM2-gel blæk, der kan påføres sår in situ.

Forskerne testede først effekten af ​​at udsætte menneskelige endotelceller for forskellige koncentrationer (0, 100, 200 og 300 µg/ml) af EVM2. De undersøgte især indvirkningen på angiogenese (dannelsen af ​​nye blodkar), en væsentlig faktor i sårheling.

Celler inkuberet med EVM2 dannede flere kapillærrør end ubehandlede kontroller, hvor angiogenese steg med EVM2 koncentration og over tid. Optisk mikroskopi viste, at den totale blodkarlængde, karprocentareal og det samlede antal krydsninger alle steg signifikant efter 6 timers inkubation, hvilket viser, at EVM2 kan fremme angiogenese vitro.

Derefter inkuberede holdet makrofager med de tre koncentrationer af EVM2. Makrofager er en vital del af immunsystemet: de reagerer på og modstår invasionen af ​​fremmede stoffer og spiller en nøglerolle i reparation og regenerering af inured væv. Polarisering af makrofager fra M1 (pro-inflammatorisk) til M2 (pro-healing) fænotypen er en effektiv tilgang til at fremme sårheling. Sammenlignet med kontrolgruppen steg forholdet mellem M2 og M1 makrofager signifikant i EVM2 grupper, hvilket angiver, at EVM2 fremmet polarisering til M2-fænotypen på en koncentrationsafhængig måde.

Paintable bioactive ink heals wounds of any shape or size – Physics World PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertical Search. Ai.
3D-print pen Pennen påfører en bioaktiv gel for at hjælpe sår med at hele hurtigt og effektivt. (Høflighed: ACS anvendt materiale og grænseflader 10.1021/acsami.3c03630)

Endelig vurderede forskerne den terapeutiske effekt af PAINT in vivo på sårede mus. Til dette udviklede de en 3D-print pen, der internt blander EVM2 med hydrogel-prækursorer for at danne EVM2-gel blæk på overfladen af ​​huden. Denne påføringsproces kan tilpasses til at matche størrelsen og formen af ​​ethvert sår.

Efter skabelsen af ​​et 9 mm cirkulært sår på ryggen af ​​mus, blev dyrene behandlet med EVM2-gel blæk indeholdende 100 eller 300 µg/ml koncentrationer af EVM2eller ingen gel. Fluorescensbilleddannelse 6 og 12 timer efter administration viste, at blækket kontinuerligt frigav EVM2 ind i såret.

Sammenlignet med kontrolgruppen blev mus behandlet med EVM2-gel oplevede signifikant accelereret sårheling. På dag 12 blev sårområderne reduceret til 21.22, 12.87 og 6.73 % af den oprindelige størrelse, for kontrolgruppen, henholdsvis 100 og 300 µg/ml. Histologi indikerede, at EVM2-gelblæk øgede den epidermale tykkelse betydeligt og fremmede dannelsen af ​​kollagenfiber, væsentlige faktorer ved ombygning af nydannet væv.

I overensstemmelse med vitro resultater, øgede blækket også signifikant den gennemsnitlige mikrokardensitet i sårområdet og polariserede makrofager til M2-fænotypen. På dag 14 aftog ardannelsen gradvist, og sår fra mus i 300 µg/ml-gruppen var næsten fuldstændig helet.

Forskerne siger, at dette arbejde kunne hjælpe med at helbrede en lang række snit hurtigt og nemt uden behov for komplekse procedurer. "Vores undersøgelse viser det høje potentiale af bioaktivt EV-blæk i biomedicinske applikationer," konkluderer de. Selvom PAINT-platformen endnu ikke er blevet testet i mennesker, planlægger teamet i sidste ende at arbejde hen imod klinisk oversættelse, fortæller Ding Fysik verden.

Tidsstempel:

Mere fra Fysik verden