يحول علماء كولومبيا الزبادي إلى هلام شفاء يحاكي الأنسجة البشرية

أنشأ الباحثون من كولومبيا هندسة إطارًا لتصميم هيدروجيلات حقن حيوياً مصنوعة من حويصلات خارج الخلية (EVs) لتطبيقات هندسة الأنسجة والطب التجديدي.

نشر في 25 يوليو في موضوع، سانتياغو كوريا ، أستاذ مساعد في الهندسة الطبية الحيوية في كولومبيا الهندسية ، ويصف متعاونوه منصة هيدروجيل عن طريق الحقن التي تستخدم EVs من الحليب لمعالجة الحواجز الطويلة في تطوير المواد الحيوية للطب التجديدي. EVs هي جزيئات تفرز بشكل طبيعي بواسطة الخلايا وتحمل مئات الإشارات البيولوجية ، مثل البروتينات والمواد الوراثية ، مما يتيح التواصل الخلوي المتطور الذي لا يمكن أن تكرر المواد الاصطناعية بسهولة.

في هذه الدراسة ، صمم Correa وزملاؤه نظام Hydrogel حيث تلعب EVs دورًا مزدوجًا: فهي تعمل كبشارات نشطة بيولوجيًا ولكنها تعمل أيضًا كبنات بناء أساسية ، عن طريق ربط البوليمرات المتوافقة بيولوجيًا لتشكيل مادة قابلة للحقن. باستخدام نهج غير تقليدي يستفيد من الحليب EVs من الزبادي ، تمكن الفريق من التغلب على قيود العائد التي تعيق تطوير المواد الحيوية القائمة على EV. مكّن EVS الزبادي الهيدروجيل من تحاكي ميكانيكا الأنسجة الحية وإشراك الخلايا المحيطة بنشاط ، مما يعزز تجديد الشفاء وتجديد الأنسجة دون الحاجة إلى إضافات كيميائية إضافية.

وقال كوريا الذي قاد الدراسة مع Artemis Margaronis ، وهو زميل أبحاث الدراسات العليا في NSF في مختبر Correa Lab: “بدأ هذا المشروع كمسألة أساسية حول كيفية بناء هيدروجيلز المستندة إلى EV. لقد أعطانا الزبادي EVs أداة عملية لذلك ، لكنها تحولت إلى أكثر من نموذج”. “لقد وجدنا أن لديهم إمكانات متجددة متأصلة ، والتي تفتح الباب أمام مواد علاجية جديدة يمكن الوصول إليها.”

يوجه كوريا مختبر الهندسة المناعية النانوية بجامعة كولومبيا ، حيث يركز أبحاثه على توصيل الأدوية والهندسة المناعية. وهو أيضًا عضو في مركز هربرت إيرفينغ للسرطان الشامل وتعاون في هذا المشروع مع كام ليونج ، وهو عضو في هيئة التدريس الهندسية في كولومبيا. تم تعزيز هذه الدراسة من خلال التعاون الدولي مع باحثين من جامعة بادوفا ، بما في ذلك ELISA CIMETTA (قسم الهندسة الصناعية) وطالبة الدراسات العليا Caterina Piunti. من خلال الجمع بين خبرة فريق Padova في مصادر EV الزراعية مع تجربة مختبر Correa في المواد النانوية والهيدروجيلات القائمة على البوليمر ، أظهر الفريق قوة الشراكات العالمية متعددة التخصصات في تقدم الابتكار في المواد الحيوية.

باستخدام EVs المشتقة من الزبادي ، حدد الفريق مساحة تصميم لتوليد الهلاميات المائية التي تتضمن EVs كعناصر هيكلية وبيولوجية. كما قاموا بالتحقق من صحة النهج باستخدام EVs المستمدة من خلايا الثدييات والبكتيريا ، مما يدل على أن المنصة معيارية ومتوافقة مع مصادر الحويصلة المتنوعة. يمكن أن يفتح هذا الباب أمام التطبيقات المتقدمة في التئام الجروح والطب التجديدي ، حيث غالباً ما تقصر العلاجات الحالية في تعزيز إصلاح الأنسجة على المدى الطويل. من خلال دمج EVs مباشرة في بنية هيدروجيل ، تتيح المادة توصيل مستدامة لإشاراتها النشطة بيولوجيًا. نظرًا لأن الهيدروجيل قد يكون قابلاً للحقن ، يمكن أيضًا تسليمه محليًا إلى الأنسجة التالفة.

تُظهر التجارب المبكرة أن الهيدروجيل الزبادي EV متوافقان حيوياً ويقودان نشاطًا قويًا للأوعية الدموية في غضون أسبوع واحد في الفئران المناعية ، مما يدل على أن EVs الزراعية لا تمكن فقط أبحاث المواد الحيوية الأساسية ولكنها تحمل أيضًا إمكانات علاجية كأجلة حيوية. في الفئران ، لم تظهر المادة أي علامات على رد فعل سلبي ، وبدلاً من ذلك شجعت تشكيل الأوعية الدموية الجديدة ، وهي خطوة رئيسية في تجديد الأنسجة الفعالة. لاحظ فريق كوريا أيضًا أن الهيدروجيل يخلق بيئة مناعية فريدة من نوعها مخصبة في أنواع الخلايا المضادة للالتهابات ، والتي قد تسهم في عمليات إصلاح الأنسجة المرصودة. يستكشف الفريق الآن كيف يمكن أن تساعد هذه الاستجابة المناعية في توجيه تجديد الأنسجة.

وقال مارغارونيس: “أن تكون قادرًا على تصميم مادة تحاكي عن كثب البيئة الطبيعية للجسم مع تسريع عملية الشفاء ، تفتح عالمًا جديدًا من إمكانيات الطب التجديدي”. “مثل هذه اللحظات تذكرني لماذا يكون مجال الأبحاث في الهندسة الطبية الحيوية دائمًا على أعتاب شيء مثير.”

المصدر :- Health & Medicine News — ScienceDaily