Overschilderbare bioactieve inkt geneest wonden van elke vorm of grootte - Physics World

Overschilderbare bioactieve inkt geneest wonden van elke vorm of grootte - Physics World

Tijdstempel: 20 juni 2023 4:45 uur

Een wondhelende inkt kan rechtstreeks in 3D op verwondingen worden geprint
Een helpende hand Een wondgenezende inkt die rechtstreeks in verwondingen in 3D kan worden geprint, heeft tot doel het natuurlijke genezingsproces van het lichaam te versnellen. (Beleefdheid: ACS toegepaste materialen en interfaces 10.1021/acsami.3c03630)

Het herstellen van chronische wonden, veroorzaakt door bijvoorbeeld een trauma, een operatie of diabetes, kan een uitdaging zijn. Wanneer de huid wordt gesneden of gescheurd, werkt het lichaam om zichzelf te genezen, via een complex proces waarbij bloedstolling betrokken is, eliminatie van eventuele bacteriële indringers, hergroei van beschadigde bloedvaten en hermodellering van weefsel.

Er zijn technieken beschikbaar die kunnen helpen bij het genezen van wonden, zoals het aanbrengen van verband of hechtingen om het bloeden te stoppen, of het gebruik van antibiotica om infectie te voorkomen. Maar nu hebben onderzoekers in China een wondhelende inkt ontwikkeld die tot doel heeft het natuurlijke genezingsproces van het lichaam daadwerkelijk te versnellen, genaamd “draagbare bioactieve inkt voor weefselgenezing”, of PAINT. De inkt, beschreven in ACS toegepaste materialen en interfaces, is gemaakt van extracellulaire blaasjes (EV's) ingebed in hydrogel en kan met een 3D-printpen rechtstreeks in wonden van welke vorm dan ook worden geverfd.

EV’s die worden uitgescheiden door witte bloedcellen, zoals macrofagen, spelen een belangrijke rol bij het bevorderen van de vorming van bloedvaten en het verminderen van ontstekingen tijdens genezing. Om hun PAINT-platform te creëren, heeft het onderzoeksteam – onder leiding van Dan Li van Nanjing University, en Xianguang Ding en Lianhui Wang uit Nanjing University of Posts en Telecommunicatie – gemengde bioactieve EV’s afgeleid van M2-macrofagen (het type geassocieerd met weefselherstel) met biocompatibele natriumalginaathydrogels. Binnen enkele minuten vormt dit mengsel een stevige EVM2-gelinkt die ter plaatse op wonden kan worden aangebracht.

De onderzoekers testten eerst het effect van het blootstellen van menselijke endotheelcellen aan verschillende concentraties (0, 100, 200 en 300 µg/ml) EVM2. In het bijzonder onderzochten ze de impact op angiogenese (de vorming van nieuwe bloedvaten), een essentiële factor bij wondgenezing.

Cellen geïncubeerd met EVM2 vormden meer capillaire buisjes dan onbehandelde controles, waarbij de angiogenese toenam met EVM2 concentratie en in de loop van de tijd. Optische microscopie toonde aan dat de totale bloedvatlengte, het percentage vatoppervlak en het totale aantal kruispunten allemaal significant toenamen na een incubatie van 6 uur, wat aantoont dat EVM2 kan angiogenese bevorderen in vitro.

Vervolgens incubeerde het team macrofagen met de drie EV-concentratiesM2. Macrofagen zijn een essentieel onderdeel van het immuunsysteem: ze reageren op en weerstaan ​​de invasie van vreemde stoffen en spelen een sleutelrol bij het herstel en de regeneratie van beschadigde weefsels. Polarisatie van macrofagen van het M1 (pro-inflammatoire) naar het M2 (pro-genezende) fenotype is een effectieve aanpak voor het bevorderen van wondgenezing. Vergeleken met de controlegroep nam de verhouding tussen M2- en M1-macrofagen aanzienlijk toe in de EVM2 groepen, wat aangeeft dat EVM2 bevorderde polarisatie naar het M2-fenotype op een concentratieafhankelijke manier.

Overschilderbare bioactieve inkt geneest wonden van elke vorm of grootte – Physics World PlatoBlockchain Data Intelligence. Verticaal zoeken. Ai.
De 3D-printpen De pen brengt een bioactieve gel aan om wonden snel en effectief te laten genezen. (Beleefdheid: ACS toegepaste materialen en interfaces 10.1021/acsami.3c03630)

Ten slotte beoordeelden de onderzoekers het therapeutische effect van PAINT in vivo op gewonde muizen. Hiervoor ontwikkelden ze een 3D-printpen die intern EV mengtM2 met hydrogelvoorlopers om de EV te vormenM2-gelinkt op het huidoppervlak. Dit applicatieproces kan worden aangepast aan de grootte en vorm van elke wond.

Na het creëren van een cirkelvormige wond van 9 mm op de rug van muizen, werden de dieren behandeld met EVM2-gelinkt met een EV-concentratie van 100 of 300 µg/mlM2, of geen gel. Fluorescentiebeeldvorming 6 en 12 uur na toediening toonde aan dat de inkt continu EV afgafM2 in de wond.

Vergeleken met de controlegroep werden muizen behandeld met EVM2-gel ervoer een aanzienlijk versnelde wondgenezing. Op dag 12 waren de wondoppervlakken verminderd tot 21.22, 12.87 en 6.73% van de oorspronkelijke grootte, voor de controlegroepen respectievelijk 100 en 300 µg/ml. Histologie gaf aan dat de EVM2-gelinkt verhoogde de epidermale dikte aanzienlijk en bevorderde de vorming van collageenvezels, essentiële factoren bij het hermodelleren van nieuw gevormde weefsels.

In overeenstemming met de in vitro bevindingen verhoogde de inkt ook aanzienlijk de gemiddelde dichtheid van microvaatjes in het wondgebied en polariseerde macrofagen tot het M2-fenotype. Op dag 14 nam de littekenvorming geleidelijk af en waren de wonden van muizen in de 300 µg/ml-groep bijna volledig genezen.

De onderzoekers zeggen dat dit werk zou kunnen helpen een grote verscheidenheid aan snijwonden snel en gemakkelijk te genezen, zonder de noodzaak van complexe procedures. “Onze studie toont het grote potentieel aan van bioactieve EV-inkt in biomedische toepassingen”, concluderen ze. Hoewel het PAINT-platform nog niet is getest op menselijke proefpersonen, is het team van plan om uiteindelijk aan klinische vertaling te werken, vertelt Ding. Natuurkunde wereld.

Tijdstempel:

Meer van Natuurkunde wereld