Gli scienziati progettano una tecnica di guarigione delle ferite "intelligente"
Nuova ricerca, pubblicata sulla rivista Materiale avanzato, apre la strada a "una nuova generazione di materiali che lavorano attivamente con i tessuti per favorire la guarigione [della ferita]".
Poiché negli Stati Uniti vengono eseguite sempre più procedure chirurgiche, anche il numero di infezioni del sito chirurgico è in aumento.
Le ferite croniche che non guariscono, come quelle che si verificano nel diabete, spesso ospitano un'ampia gamma di batteri sotto forma di biofilm.
Questi batteri del biofilm sono spesso molto resistenti al trattamento e la resistenza antimicrobica aumenta solo la possibilità che queste ferite vengano infettate.
Secondo stime recenti, le ferite croniche colpiscono circa 5,7 milioni di persone negli Stati Uniti.Alcune ferite croniche possono provocare amputazioni, come nel caso delle ulcere diabetiche.
A livello globale, i ricercatori approssimano che ogni 30 secondi un'ulcera diabetica cronica e non cicatrizzante provoca un'amputazione.
In questo contesto, c'è un disperato bisogno di metodi di guarigione delle ferite innovativi ed efficaci. Una nuova ricerca mostra risultati promettenti in questo senso, poiché gli scienziati hanno ideato una molecola che aiuta a sfruttare i poteri curativi naturali del corpo.
Le molecole sono chiamate carichi utili attivati dalla forza di trazione (TrAP). Sono fattori di crescita che aiutano materiali come il collagene a interagire con i tessuti del corpo in modo più naturale.
Ben Almquist, Ph.D., docente presso il dipartimento di ingegneria dell'Imperial College di Londra nel Regno Unito, ha guidato la nuova ricerca.
Tecnologia TrAP e guarigione delle ferite
Materiali come il collagene sono spesso usati nella guarigione delle ferite. Ad esempio, le spugne di collagene possono trattare le ustioni e gli impianti di collagene possono aiutare la rigenerazione delle ossa.
Ma come interagisce il collagene con i tessuti? Nei cosiddetti impianti di scaffold, le cellule si muovono attraverso la struttura del collagene, trascinando lo scaffold insieme a loro. Questo innesca la guarigione delle proteine, come i fattori di crescita, che aiutano il tessuto a rigenerarsi.
Nel nuovo studio, Almquist e il team hanno ingegnerizzato le molecole TrAP per ricreare questo processo naturale. Gli scienziati hanno "piegato" i filamenti di DNA in aptameri, che sono forme tridimensionali che si legano alle proteine.
Quindi, hanno progettato una "maniglia" per le cellule da afferrare. Hanno attaccato le cellule a un'estremità del manico e un'impalcatura di collagene all'altra estremità.
I test di laboratorio hanno rivelato che le cellule trascinavano i TrAP mentre si muovevano attraverso gli impianti di collagene. A sua volta, queste proteine della crescita attivate che hanno innescato il processo di guarigione all'interno del tessuto.
Gli scienziati spiegano che questa tecnica ricrea i processi di guarigione che esistono in tutto il mondo naturale. "L'uso del movimento cellulare per attivare la guarigione si trova in creature che vanno dalle spugne di mare agli umani", afferma Almquist.
"Il nostro approccio li imita e lavora attivamente con le diverse varietà di cellule che arrivano nel nostro tessuto danneggiato nel tempo per promuovere la guarigione", aggiunge.
Una "nuova generazione" di materiali curativi
La ricerca ha anche rivelato che la modifica della maniglia cellulare cambia il tipo di cellule che possono attaccarsi e trattenere i TrAP.
A sua volta, questo consente a TrAPs di rilasciare proteine rigenerative personalizzate in base alle cellule che si sono attaccate al manico.
Questa adattabilità a diversi tipi di cellule significa che la tecnica può essere applicata a vari tipi di ferite, dalle fratture ossee alle lesioni del tessuto cicatriziale causate da attacchi di cuore e dai danni ai nervi alle ulcere diabetiche.
Infine, gli aptameri sono già approvati come farmaci per uso clinico umano, il che potrebbe significare che la tecnica TrAP potrebbe diventare ampiamente disponibile prima o poi.
"La tecnologia TrAP fornisce un metodo flessibile per creare materiali che comunicano attivamente con la ferita e forniscono istruzioni chiave quando e dove sono necessarie", spiega Almquist.
"Questo tipo di guarigione intelligente e dinamica è utile durante ogni fase del processo di guarigione, ha il potenziale per aumentare le possibilità del corpo di riprendersi e ha usi di vasta portata su molti diversi tipi di ferite", aggiunge.
Il ricercatore conclude: "[t] la sua tecnologia ha il potenziale per fungere da conduttore di riparazione delle ferite, orchestrando diverse cellule nel tempo per lavorare insieme per guarire i tessuti danneggiati".
"La nostra tecnologia potrebbe aiutare a lanciare una nuova generazione di materiali che lavorano attivamente con i tessuti per favorire la guarigione".
Ben Almquist, Ph.D.
