Uma imagem microscópica mostra a infiltração extensa de vasos sanguíneos robustos (vermelhos) em uma nova estrutura de hidrogel desenvolvida na Rice University para ajudar na cura de lesões internas. As células roxas são células semelhantes a pericitos que circundam as novas células endoteliais, ajudando a estabilizar os vasos. As células verdes estão circulando pelo novo sistema vascular. Clique na imagem para uma versão maior. Crédito:Vivek Kumar / Hartgerink Research Group
Cientistas da Rice University descobriram o equilíbrio necessário para auxiliar na cura com hidrogel de alta tecnologia.
O químico de arroz Jeffrey Hartgerink, o autor principal, Vivek Kumar, e seus colegas criaram uma nova versão do hidrogel que pode ser injetado em uma ferida interna e ajudá-la a cicatrizar enquanto se degrada lentamente à medida que é substituído por tecido natural.
Os hidrogéis são usados como suporte sobre o qual as células podem construir o tecido. O novo hidrogel supera uma série de problemas que os impedem de atingir seu potencial para tratar lesões e formar uma nova vasculatura para tratar o ataque cardíaco, acidente vascular cerebral e doenças isquêmicas do tecido.
A pesquisa aparece este mês na revista American Chemical Society ACS Nano .
O hidrogel do laboratório Rice é feito de um peptídeo sintético de automontagem que forma andaimes de nanofibras. Como nas versões anteriores, o material pode ser injetado na forma líquida e se transforma em um gel com infusão de nanofibra no local da lesão.
Sem sangue para fornecer oxigênio e nutrientes e eliminar os resíduos, o crescimento de novos tecidos é limitado. Assim, os peptídeos sintéticos que formam o hidrogel incorporam uma imitação do fator de crescimento endotelial vascular, uma proteína sinalizadora que promove a angiogênese, o crescimento de uma rede de vasos sanguíneos. Em simulações e testes de laboratório, o material funciona "extraordinariamente bem, "Hartgerink disse.
“Uma coisa que diferencia o nosso trabalho é a qualidade dos vasos sanguíneos que se formam, "disse ele." Em grande parte da literatura publicada, você vê anéis que têm apenas o revestimento de células endoteliais, e isso indica um vaso sanguíneo muito imaturo. Esses tipos de vasos geralmente não persistem, e desaparecem logo depois de aparecerem.
"No nosso, você vê a mesma camada de células endoteliais, mas ao seu redor está uma camada de células de músculo liso que indica um vaso muito mais maduro que provavelmente persistirá. "
Em estudos anteriores, materiais sintéticos implantados tendiam a ficar encapsulados por barreiras fibrosas que impediam as células e os vasos sanguíneos de se infiltrarem no andaime, Hartgerink disse.
"Esse é um problema extremamente comum em materiais sintéticos colocados no corpo, "disse ele." Alguns evitam esse problema, mas se o corpo não gosta de um material e não é capaz de destruí-lo, a solução é isolá-lo. Assim que isso acontecer, o fluxo de nutrientes através dessa barreira diminui para quase nada. Portanto, o fato de termos desenvolvido a distribuição dirigida por seringa de um material que não desenvolve encapsulamento fibroso é realmente importante. "
Pesquisadores da Rice University estão com uma imagem microscópica de seu hidrogel peptídeo sintético, que pode ser injetado em feridas internas para formar suportes que os ajudam a curar rapidamente. Da esquerda:Jeffrey Hartgerink, Benjamin Wang, Siyu Shi e Vivek Kumar. Crédito:Jeff Fitlow
Características dos hidrogéis anteriores, incluindo respostas imunes indesejadas, degradação da superfície precedendo sua integração em sistemas biológicos e a liberação de subprodutos da degradação artificial, também foram eliminados, ele disse.
"Existem muitos recursos sobre este hidrogel que se juntam para torná-lo um sistema único, "Hartgerink disse." Se você olhar na literatura o que outras pessoas fizeram, cada conceito envolvido em nosso sistema provavelmente já existe em algum lugar. A diferença é que temos todos esses recursos em um só lugar trabalhando juntos. "
