22 червня, 2023
Білкові гідрогелі, подібні до хрящів, є перспективними для регенерації суглобів
Згідно з новим дослідженням від Nature, гель, який поєднує в собі як жорсткість, так і міцність, є кроком уперед при спробі створити біорозкладні імплантати для лікування травм суглобів. Суглоб досягає своєї високої жорсткості та міцності завдяки переплетенням молекул колагену та протеогліканів. Досягнення в механіці та інженерії протеїнів дали можливість розробити еластомерні білки, що нагадують тітин (саркомерний білок поперечно-посмугованих м'язів), і м’які білкові сполуки з них, щоб імітувати пасивну еластичність м’язів. Однак складніше створити жорсткі та міцні білкові біоматеріали для імітації таких тканин, як суглоб, або розробити синтетичні матриці для диференціювання стовбурових хрящів і клітин-попередників.
Згадане дослідження пропонує новий підхід до створення твердих і міцних біоматеріалів на основі білків, які знайдуть застосування в біомедичній інженерії. Повідомляється про використання заплутаних протеїнових ланцюгів для значного посилення гідрогелів без шкоди для їхньої міцності. Завдяки введенню ланцюгових переплетень у мережу гідрогелю, виготовлену зі згорнутих еластомерних білків, дослідники навчилися створювати протеїнові зразки, які вдало поєднують взаємонесумісні механічні властивості: високу жорсткість і міцність, швидке відновлення та реакцію на тиск. Це ефективно перетворює м’які білкові біоматеріали на сполуки, що мають механічні властивості, близькі до таких суглобів.
Отриманий гель виявився надміцним, міг протистояти розрізу скальпелем і мав більшу жорсткість, ніж створені раніше. Його здатність протистояти стисненню була однією з найбільших, що вдалось досягнути такого роду гелями, у порівнянні з реальною роботою суглоба. Каркаси здатні швидко відновлювати свою початкову форму після стиснення, як справжній хрящ після стрибка. Кролики, яким імплантували гель, продемонстрували помітні ознаки відновлення хряща через 12 тижнів після імплантації без залишків гідрогелю та відсутності відторгнення імплантату імунною системою. Дослідники спостерігали ріст кісткової тканини, подібний до фізіологічного, і регенеровану тканину, схожу на таку у справжньому суглобі. Наступні кроки дослідників передбачають тестування на людях, удосконалення поточного складу гелю та додавання додаткових біохімічних сполук для подальшого сприяння регенерації клітин.
Джерело: https://medicalxpress.com/news/2023-06-biodegradable-gel-cartilage-regeneration.html