Гидрогели контролируют воспаление для улучшения заживления

Исследователи из Университета Райса и Техасского института сердца (THI) определили базовые свойства инъекционных гидрогелей, которые могут помочь в заживлении ран, доставке лекарств и лечении рака. Ключевым открытием стал анализ того, как химически различные гидрогели провоцируют — или не провоцируют — воспалительную реакцию организма.

Как работают гидрогели

Гидрогели, разработанные в Райсе, предназначены для инъекций и создают имитацию клеточного каркаса в нужном месте. Они служат «заполнителем», пока организм естественным образом формирует новые кровеносные сосуды и клетки внутри каркаса, который со временем разлагается, оставляя на своём месте натуральную ткань. Гидрогели также могут нести химические или биологические сигналы, определяющие структуру каркаса или его сродство к окружающим тканям.

Воспаление — это не всегда плохо

Исследование, опубликованное в Biomaterials, показывает, что можно настроить мультидоменные пептидные гидрогели для получения целевой воспалительной реакции.

«Обычно мы считаем воспаление плохим... Но воспалительная реакция также чрезвычайно важна для заживления ран и борьбы с инфекцией. Нам нужно не нулевое воспаление, а соответствующее», — пояснил биоинженер Джеффри Хартгеринк.

Реакция на заряд

Учёные протестировали четыре основных типа гидрогелей — два с положительным зарядом и два с отрицательным. Результаты показали:

• Положительно заряженные гидрогели вызывают гораздо более сильный воспалительный ответ, чем отрицательные.
• Среди положительных материалов сила ответа варьируется в зависимости от химической природы заряда — от сильной до умеренной.

Применение в зависимости от реакции

Это открытие позволяет выбирать материал под конкретную задачу:

• Заживление ран: требуется умеренная воспалительная реакция для запуска процесса восстановления сосудов.
• Лечение рака: более сильная воспалительная реакция может быть эффективнее.
• Доставка лекарств: где воспаление нежелательно, лучше подходят отрицательно заряженные, относительно инертные гидрогели.

Перспективы и значение

Исследование носит фундаментальный характер и закладывает основу для клинического применения синтетических гидрогелей. Как отметил Даррен Вудсайд из THI, смешивание инертных гидрогелей со стволовыми клетками перед инъекцией может решить проблему низкой выживаемости клеток в месте введения при клеточной терапии.