ایسنا/ محققان دانشگاه مهندسی کلمبیا چارچوبی برای طراحی هیدروژل‌های تزریقی زیست‌فعال فرموله شده با وزیکول‌های خارج سلولی (EVs) برای کاربردهای مهندسی بافت و پزشکی ترمیمی ایجاد کرده‌اند.

سانتیاگو کوریا (Santiago Correa)، استادیار مهندسی پزشکی در دانشگاه مهندسی کلمبیا و همکارانش، یک پلتفرم هیدروژل تزریقی ایجاد کرده‌اند که از وزیکول‌های خارج سلولی شیر برای رفع موانع دیرینه در توسعه مواد زیستی برای پزشکی ترمیمی استفاده می‌کند. وزیکول‌های خارج سلولی ذراتی هستند که به طور طبیعی توسط سلول‌ها ترشح می‌شوند و صدها سیگنال زیستی مانند پروتئین‌ها و مواد ژنتیکی را حمل می‌کنند و ارتباط سلولی پیچیده‌ای را که مواد مصنوعی به راحتی نمی‌توانند تکثیر کنند، ممکن می‌سازند.

در این مطالعه، کوریا و همکارانش یک سیستم هیدروژل طراحی کردند که در آن وزیکول‌های خارج سلولی نقش دوگانه‌ای ایفا می‌کنند: آنها به عنوان محموله زیست‌فعال عمل می‌کنند، اما با اتصال عرضی پلیمرهای زیست‌سازگار برای تشکیل یک ماده تزریقی، به عنوان واحدهای ساختاری ضروری نیز عمل می‌کنند. این گروه با استفاده از یک رویکرد غیرمتعارف که از وزیکول‌های خارج سلولی شیر ماست استفاده می‌کرد، توانستند بر محدودیت‌های عملکردی که مانع توسعه مواد زیستی مبتنی بر وزیکول‌ها می‌شود، غلبه کنند. وزیکول‌های خارج سلولی ماست، هیدروژل را قادر ساختند تا هم مکانیک بافت زنده را شبیه‌سازی کند و هم به طور فعال با سلول‌های اطراف درگیر شود و بدون نیاز به افزودنی‌های شیمیایی اضافی، بهبود و بازسازی بافت را ارتقا دهند.

کوریا می‌گوید: این پروژه به عنوان یک سوال اساسی در مورد چگونگی ساخت هیدروژل‌های مبتنی بر وزیکول‌های خارج سلولی آغاز شد. وزیکول‌های خارج سلولی ماست ابزاری عملی برای این کار به ما دادند، اما آنها بیش از یک مدل شدند. ما دریافتیم که آنها پتانسیل بازسازی ذاتی دارند که دری را به روی مواد درمانی جدید و در دسترس باز می‌کند.

این گروه با استفاده از وزیکول‌های خارج سلولی مشتق شده از ماست، فضایی طراحی برای تولید هیدروژل‌هایی که وزیکول‌های خارج سلولی را به عنوان عناصر ساختاری و زیستی در خود جای می‌دهند، تعریف کرد. آنها همچنین این رویکرد را با استفاده از وزیکول‌های خارج سلولی مشتق شده از سلول‌های پستانداران و باکتری‌ها اعتبارسنجی کردند و نشان دادند که این پلتفرم مدولار و سازگار با منابع متنوع وزیکول است. این امر می‌تواند دری به سوی کاربردهای پیشرفته در بهبود زخم و پزشکی ترمیمی باز کند، جایی که درمان‌های فعلی اغلب در ارتقای ترمیم طولانی مدت بافت کوتاهی می‌کنند. با ادغام مستقیم وزیکول‌های خارج سلولی در ساختار هیدروژل، این ماده امکان انتقال پایدار سیگنال‌های زیست‌فعال آنها را فراهم می‌کند. از آنجا که هیدروژل قابل تزریق است، می‌توان آن را به صورت موضعی به بافت آسیب‌دیده نیز تحویل داد.

آزمایش‌های اولیه نشان می‌دهد که هیدروژل‌های وزیکول‌های خارج سلولی ماست زیست‌سازگار هستند و فعالیت رگ‌زایی قوی را در عرض یک هفته در موش‌های دارای سیستم ایمنی سالم ایجاد می‌کنند. در موش‌ها، این ماده هیچ نشانه‌ای از واکنش نامطلوب نشان نداد و در عوض تشکیل رگ‌های خونی جدید را تقویت کرد، که گامی کلیدی در بازسازی مؤثر بافت است. این هیدروژل یک محیط ایمنی منحصر به فرد غنی از انواع سلول‌های ضد التهابی ایجاد می‌کند که ممکن است در فرآیندهای ترمیم بافت مشاهده شده نقش داشته باشد. این گروه اکنون در حال بررسی این است که چگونه این پاسخ ایمنی می‌تواند به هدایت بازسازی بافت کمک کند.