Hydrogel auf Peptidbasis verspricht Heilung von Gewebe und Organen

Durch die Kombination von biomedizinischer Präzision und von der Natur inspirierter Technik hat ein Team unter der Leitung der Universität Ottawa ein geleeartiges Material entwickelt, das ein enormes Potenzial für die schnelle Reparatur einer Vielzahl beschädigter Organe und Gewebe im menschlichen Körper aufweist.

Spitzenforschung unter der Leitung von Dr. Emilio I. Alarcon, einem außerordentlichen Professor an der medizinischen Fakultät der Universität Ottawa, könnte in Zukunft das Leben von Millionen von Menschen mit Peptid-Hydrogelen beeinflussen, die Hautwunden schließen, Therapeutika an beschädigte Herzmuskeln abgeben und beschädigte Herzmuskeln reparieren könnten. Hornhaut.

„Wir verwenden Peptide, um therapeutische Lösungen zu schaffen. Das Team lässt sich von der Natur inspirieren, um einfache Lösungen für den Wundverschluss und die Gewebereparatur zu entwickeln“, sagt Dr. Alarcon, Wissenschaftler und Leiter der BioEngineering and Therapeutic Solutions (BEaTS)-Gruppe am University of Ottawa Heart Institute, dessen bahnbrechende Forschung neue Materialien mit der Fähigkeit zur Geweberegeneration entwickelt.

Peptide sind Moleküle, die in lebenden Organismen vorkommen, und Hydrogele sind wässrige Materialien mit einer geleeartigen Textur, die sich für therapeutische Zwecke als nützlich erwiesen haben.

Der Ansatz der Studie, veröffentlicht in Advanced Functional Materials und gemeinsam mit Dr. Erik Suuronen und Dr. Mark Ruel durchgeführt, ist einzigartig. Die meisten Hydrogele, die im Bereich Tissue Engineering untersucht werden, sind tierische und proteinbasierte Materialien, aber das von dem Team geschaffene Biomaterial ist mit künstlich hergestellten Peptiden verstärkt. Dies macht es in der klinischen Praxis anwendbarer.

Dr. Ruel, Professor in der Abteilung für Zelluläre und Molekulare Medizin an der Medizinischen Fakultät der Universität Ottawa und Forschungsleiter in der Abteilung für Herzchirurgie am Herzinstitut der Universität Ottawa, sagte, die Ergebnisse der Studie könnten revolutionär sein.

„Trotz Jahrtausenden der Evolution ist die menschliche Reaktion auf Wundheilung immer noch unvollkommen“, sagt Dr. Ruel. „Wir sehen unregelmäßige Narbenbildung von Hautschnitten über Augenverletzungen bis hin zur Herzreparatur nach einem Herzinfarkt. Die Ärzte Alarcon, Suuronen und der Rest unseres Teams haben sich fast zwei Jahrzehnte lang auf dieses Problem konzentriert. Dr. Alarcóns Veröffentlichung in Advanced Functional Materials stellt einen neuen Weg dar, um Wundheilung, Organheilung und sogar grundlegende Narbenbildung nach Operationen therapeutisch viel besser handhabbar und damit für die menschliche Gesundheit zu optimieren."

Synthetisierte Peptide für die sofortige Reparatur von Weichgewebe. Advanced Functional Materials (2024). DOI: 10.1002/adfm.202402564

Tatsächlich ist die Fähigkeit, das Peptid-Biomaterial zu modulieren, der Schlüssel. Die Hydrogele des Teams der Universität Ottawa sind so konzipiert, dass sie anpassbar sind, wodurch dieses langlebige Material für den Einsatz in einer Vielzahl von Geweben angepasst werden kann. Im Wesentlichen kann die Zweikomponentenrezeptur optimiert werden, um die Haftfähigkeit zu erhöhen oder andere Komponenten zu verringern, je nachdem, welcher Körperteil repariert werden muss.

„Wir waren sehr überrascht von der Bandbreite der Anwendungen, die unsere Materialien erreichen konnten“, sagt Dr. Alarcon. „Unsere Technologie bietet eine integrierte Lösung das je nach Zielgewebe individuell anpassbar ist.“

Dr. Alarcon weist außerdem darauf hin, dass die Forschungsdaten darauf hindeuten, dass die therapeutischen Wirkungen biomimetischer Hydrogele hochwirksam sind und ihre Verwendung deutlich einfacher und kostengünstiger ist als andere regenerative Ansätze.

Die Materialien wurden kostengünstig und in einem skalierbaren Format entwickelt, was für viele groß angelegte biomedizinische Anwendungen äußerst wichtig ist. Das Team entwickelte außerdem ein schnelles Screening-System, das die Entwicklungskosten und Testzeiten erheblich reduzierte.

„Diese erhebliche Kosten- und Zeitersparnis macht unser Material nicht nur wirtschaftlich rentabler, sondern beschleunigt auch sein Potenzial für den klinischen Einsatz“, sagt Dr. Alarcon.

Was sind die nächsten Schritte für das Forschungsteam? Sie werden große Tierversuche durchführen, um Tests an Menschen vorzubereiten. Bisher wurden Herz- und Hauttests an Nagetieren durchgeführt und Hornhautuntersuchungen ex vivo durchgeführt.