Målbart bioaktivt bläck läker sår oavsett form och storlek – Physics World

Reparation av kroniska sår, orsakade av till exempel trauma, operation eller diabetes, kan vara utmanande. När huden skärs eller slits sönder, arbetar kroppen för att läka sig själv, via en komplex process som involverar blodkoagulering, eliminering av eventuella bakterieinkräktare, återväxt av skadade blodkärl och vävnadsombyggnad.

Det finns tekniker som kan hjälpa till att läka sår, som att lägga på bandage eller stygn för att stoppa blödning, eller använda antibiotika för att förhindra infektion. Men nu har forskare i Kina utvecklat ett sårläkande bläck som syftar till att faktiskt påskynda kroppens naturliga läkningsprocess, kallat "portable bioactive ink for tissue healing", eller PAINT. Bläcket, beskrivet i ACS-tillämpat material och gränssnitt, är gjord av extracellulära vesiklar (EV) inbäddade i hydrogel och kan målas direkt i sår av vilken form som helst med hjälp av en 3D-utskriftspenna.

Elbilar som utsöndras från vita blodkroppar som makrofager spelar en viktig roll för att främja blodkärlsbildning och minska inflammation under läkning. För att skapa sin PAINT-plattform har forskargruppen – ledd av Dan Li från Nanjing universitet, och Xianguang Ding och Lianhui Wang från Nanjing University of Post and Telecommunications – blandade bioaktiva elbilar som härrör från M2-makrofager (den typ som associeras med vävnadsreparation) med biokompatibla natriumalginathydrogeler. Inom några minuter bildar denna blandning en robust EV_M2-gelbläck som kan appliceras på sår in situ.

Forskarna testade först effekten av att exponera mänskliga endotelceller för olika koncentrationer (0, 100, 200 och 300 µg/ml) av EV_M2. I synnerhet undersökte de inverkan på angiogenes (bildningen av nya blodkärl), en väsentlig faktor vid sårläkning.

Celler inkuberade med EV_M2 bildade fler kapillärrör än obehandlade kontroller, med angiogenes som ökade med EV_M2 koncentration och över tid. Optisk mikroskopi visade att den totala blodkärlslängden, kärlets procentuella area och det totala antalet korsningar alla ökade signifikant efter 6 timmars inkubation, vilket visar att EV_M2 kan främja angiogenes vitro.

Därefter inkuberade teamet makrofager med de tre koncentrationerna av EV_M2. Makrofager är en viktig del av immunsystemet: de svarar på och motstår invasionen av främmande ämnen och spelar en nyckelroll i reparationen och regenereringen av inurerade vävnader. Polarisering av makrofager från fenotypen M1 (pro-inflammatorisk) till M2 (pro-healing) fenotypen är ett effektivt tillvägagångssätt för att främja sårläkning. Jämfört med kontrollgruppen ökade förhållandet mellan M2 och M1 makrofager signifikant i EV_M2 grupper, vilket indikerar att EV_M2 främjade polarisering till M2-fenotypen på ett koncentrationsberoende sätt.

Slutligen bedömde forskarna den terapeutiska effekten av PAINT in vivo- på skadade möss. För detta utvecklade de en 3D-utskriftspenna som internt blandar EV_M2 med hydrogelprekursorer för att bilda EV_M2-gelbläck på hudens yta. Denna appliceringsprocess kan anpassas för att matcha storleken och formen på vilket sår som helst.

Efter skapandet av ett 9 mm cirkulärt sår på ryggen av möss, behandlades djuren med EV_M2-gelbläck innehållande 100 eller 300 µg/ml koncentrationer av EV_M2eller ingen gel. Fluorescensbilder 6 och 12 timmar efter administrering visade att bläcket kontinuerligt släppte EV_M2 in i såret.

Jämfört med kontrollgruppen behandlades möss med EV_M2-gel upplevde signifikant accelererad sårläkning. På dag 12 reducerades sårområdena till 21.22, 12.87 och 6.73 % av den ursprungliga storleken, för kontrollgruppen 100 respektive 300 µg/ml. Histologi visade att EV_M2-gelbläck ökade avsevärt epidermal tjocklek och främjade kollagenfiberbildning, väsentliga faktorer vid ombyggnad av nybildade vävnader.

Smarta stygn kan förhindra infektioner på operationsställen

I överensstämmelse med vitro resultat ökade bläcket också signifikant den genomsnittliga mikrokärldensiteten i sårområdet och polariserade makrofager till M2-fenotypen. På dag 14 minskade ärrbildningen gradvis och sår hos möss i 300 µg/ml-gruppen var nästan fullständigt läkta.

Forskarna säger att detta arbete kan hjälpa till att läka en mängd olika skärsår snabbt och enkelt, utan behov av komplexa procedurer. "Vår studie visar den höga potentialen hos bioaktivt EV-bläck i biomedicinska tillämpningar", avslutar de. Även om PAINT-plattformen ännu inte har testats i mänskliga ämnen, planerar teamet i slutändan att arbeta mot klinisk översättning, berättar Ding Fysik värld.

• SEO-drivet innehåll och PR-distribution. Bli förstärkt idag.
• EVM Finans. Unified Interface for Decentralized Finance. Tillgång här.
• Quantum Media Group. IR/PR förstärkt. Tillgång här.
• PlatoAiStream. Web3 Data Intelligence. Kunskap förstärkt. Tillgång här.
• Källa: https://physicsworld.com/a/paintable-bioactive-ink-heals-wounds-of-any-shape-or-size/