University of Delaware ilmuwan telah menemukan sebuah novel biomaterial dengan sifat antibakteri mengejutkan yang dapat disuntikkan sebagai viskositas gel rendah menjadi luka mana rigidifies hampir pada kontak - membuka pintu untuk kemungkinan memberikan muatan target sel dan antibiotik untuk memperbaiki jaringan yang rusak.
Regenerasi jaringan sehat dalam kanker hati sarat, penyembuhan sebuah situs biopsi dan menyediakan tentara terluka dalam pertempuran dengan nyeri-membunuh, melawan infeksi perawatan medis di antara segudang menggunakan ilmuwan memperkirakan untuk teknologi baru.
Penemuan dipatenkan oleh Joel Schneider, UD profesor kimia dan biokimia, dan Darrin Pochan, profesor ilmu material, dan kelompok penelitian mereka menandai langkah maju yang besar dalam pengembangan hidrogel untuk aplikasi medis.
Merumuskan hidrogel sebagai kendaraan pengiriman untuk sel memperluas penggunaan biopolimer ini jauh melampaui lensa kontak lunak menjadi sebuah dunia menarik sekali dipandang sebagai domain dari fiksi ilmiah, termasuk tulang yang tumbuh dan organ untuk menggantikan mereka yang sakit atau terluka.
"Ini adalah daerah yang akan meledak pada dekade berikutnya," kata Pochan.
Hidrogel adalah terbentuk dari jaringan super-penyerap, seperti rantai polimer. Meskipun mereka tidak larut dalam air, mereka menyerap jumlah besar itu, dan struktur berpori mereka memungkinkan nutrisi dan limbah sel untuk lulus tepat melalui mereka.
Schneider dan Pochan dan tim riset mereka telah fokus pada pengembangan peptida berbasis hidrogel yang, sekali ditanamkan dalam tubuh manusia, akan menjadi perancah untuk sel untuk memegang dan tumbuh - sel-sel seperti fibroblas, yang membentuk jaringan ikat, dan osteoblas, mana tulang bentuk.
"Mereka seperti rebar ketika Anda sedang membangun sesuatu dengan beton," kata Schneider. "Mereka memberikan sesuatu semen untuk menggantung ke."
Dasar dari hidrogel UD adalah "MAX1," sebuah peptida merakit diri bahwa para ilmuwan dirancang enam tahun lalu dan bernama setelah anak Pochan, Max.
Peptida adalah rantai pendek asam amino, blok bangunan protein. Asam amino yang berbeda terikat bersama untuk membentuk rantai, yang kemudian lipat menjadi bentuk yang lebih kompak dengan fungsi tertentu.
Peptida yang Schneider dan Pochan dan tim penelitian mereka dirancang mengalami memicu "self-assembly," yang berarti bahwa peptida akan melipat secara otomatis ke dalam bentuk tertentu dalam menanggapi pemicu tertentu, atau stimulus lingkungan, seperti paparan sinar. Setelah lipat, itu sendiri-merakit, affording hidrogel.
Menggunakan "MAX8," iterasi kedelapan peptida asli mereka, Lisa Haines-Butterick, seorang mahasiswa doktor dalam kelompok Schneider, menemukan cara untuk merangkum sel-sel hidup dalam hidrogel dan kemudian menyuntikkan gel ke situs sekunder tanpa merugikan sel-sel.
"Meskipun kami telah menunjukkan hal ini saat ini hanya kapasitas gel kami menggunakan model sederhana, kita membayangkan bahwa ketika disuntikkan ke dalam tubuh, sel-sel dikemas dalam gel dapat pergi tentang bisnis mereka dalam restrukturisasi jaringan," jelas Schneider.
Peptida berbasis hidrogel UD menampilkan beberapa fitur baru. Bukan saja mereka cytocompatible, yang berarti bahwa mereka tidak beracun bagi sel-sel hidup mereka meminta untuk menyampaikan, tetapi beberapa gel secara inheren antimikroba, membunuh bakteri gram negatif dan gram-positif tertentu, sebuah tim penelitian karakteristik saat ini menjajaki .
Hidrogel UD juga dapat beku-kering menjadi bubuk dan dibentuk kembali menjadi solusi untuk digunakan. Mereka bisa disuntikkan dari jarum suntik, menawarkan pendekatan invasif minimal untuk perawatan medis, serta cara, ditargetkan "kebocoran-bukti 'yang berpotensi memberikan sel dan obat untuk luka atau organ yang sakit.
Kolaborasi dengan dokter di Sistem Kesehatan Perawatan Christiana di Newark, Del, dapat menyebabkan perkembangan masa depan untuk hidrogel. Schneider baru-baru mulai bekerja dengan Dr Joseph Bennett, seorang ahli bedah di Helen F. Graham Cancer Center yang resects tumor hati.
Baik Schneider dan Pochan atribut ini kerjasama baru kepada Pusat Translational Cancer Research, sebuah kolaborasi dari Sistem Kesehatan Christiana Care, AI duPont Rumah Sakit untuk Anak-anak dan UD, termasuk Bioteknologi Delaware University Institut. Pusat ini di bawah arahan Maria C. Farach-Carson seorang profesor dari kedua ilmu biologi dan ilmu material di UD.
"Kau tahu, hati adalah organ yang menakjubkan," kata Schneider. "Ini memiliki kemampuan untuk meregenerasi sendiri cukup mudah. Jika hampir 70 persen itu hilang terhadap penyakit dan dihapus, bahwa 30 persen sisanya dapat tumbuh kembali, affording hati fungsional. Kami ingin menggunakan hidrogel untuk memberikan hepatosit pada hati, "katanya. "Ini dapat digunakan untuk daging sapi sampai fungsi hati itu sebelum operasi jika, misalnya, seseorang telah hepatitis, atau minum banyak, faktor yang biasanya akan membatasi jumlah kanker hati yang dapat dihapus."