Гидрогель может стать шагом вперед в терапии, чтобы создать кости в голове и шее

Команда исследователей Школы стоматологии Калифорнийского университета разработала первый адгезивный гидрогель специально для регенерации дефектов костей и тканей после операций на голове и шее. Их изобретение было частично вдохновлено тем, как морские мидии могут прилипать к мокрой поверхности.

Их исследование опубликовано онлайн в журнале Наука Трансляционная Медицина,

За последние несколько лет хирурги и клиницисты начали использовать гидрогели для введения терапевтических препаратов и стволовых клеток, чтобы помочь восстановить утраченные ткани и дефекты костей. Этот подход имеет преимущества по сравнению с предыдущим стандартным лечением костных трансплантатов, которые могут привести к воспалению и инфекции и могут быть дорогостоящими.

Было обнаружено, что гидрогели, которые состоят из сеток полимеров, эффективны для переноса лекарств и стволовых клеток к целевым точкам тела. Но когда они используются во время операций во рту, гидрогели имеют тенденцию становиться менее эффективными, потому что кровь и слюна препятствуют тому, чтобы они должным образом прилипли к хирургическому месту. В результате лекарства или стволовые клетки, которые они содержат, не остаются на месте достаточно долго, чтобы обеспечить их регенерирующие и терапевтические свойства.

«Мы знали, что нам нужен продукт, который обладает оптимальной адгезией в пределах рта, иначе наша цель эффективной регенерации костей и тканей в полости рта потерпит неудачу», — сказал доктор Алиреза Мошавериния, доцент кафедры протезирования в UCLA. Школа стоматологии и соответствующий автор исследования.

Вдохновившись природной способностью мидий прилипать к поверхностям под водой, исследователи модифицировали их гидрогель, применяя раствор на основе альгината. Альгинаты обнаруживаются в клетках водорослей и при гидратации образуют липкое, похожее на смолу вещество.

Исследователи проверили их новый гидрогель — загруженный стволовыми клетками, взятыми из ткани десны и биоактивной керамики для наращивания кости — в 18-недельном исследовании на крысах с версией периимплантита, инфекционного заболевания, которое вызывает воспаление десны и кости структура вокруг зубного имплантата.

К концу исследования кость вокруг имплантатов у всех крыс полностью регенерировала.

Ученые вводили гидрогель во рту и, чтобы запечатать его, применили легкую обработку, аналогичную методике, которую стоматологи используют у людей для отверждения зубных пломб.

«Легкая обработка помогла затвердеть гидрогелю, обеспечивая более стабильный носитель для доставки стволовых клеток», — сказал Мошавериния. «Мы считаем, что наше новое применение для тканевой инженерии может быть оптимальным вариантом для пациентов, которые потеряли свои твердые и мягкие черепно-лицевые ткани из-за травмы, инфекции или опухолей».

Команда исследователей Школы стоматологии Калифорнийского университета разработала первый адгезивный гидрогель специально для регенерации дефектов костей и тканей после операций на голове и шее. Их изобретение было частично вдохновлено тем, как морские мидии могут прилипать к мокрой поверхности.

Их исследование опубликовано онлайн в журнале Наука Трансляционная Медицина,

За последние несколько лет хирурги и клиницисты начали использовать гидрогели для введения терапевтических препаратов и стволовых клеток, чтобы помочь восстановить утраченные ткани и дефекты костей. Этот подход имеет преимущества по сравнению с предыдущим стандартным лечением костных трансплантатов, которые могут привести к воспалению и инфекции и могут быть дорогостоящими.

Было обнаружено, что гидрогели, которые состоят из сеток полимеров, эффективны для переноса лекарств и стволовых клеток к целевым точкам тела. Но когда они используются во время операций во рту, гидрогели имеют тенденцию становиться менее эффективными, потому что кровь и слюна препятствуют тому, чтобы они должным образом прилипли к хирургическому месту. В результате лекарства или стволовые клетки, которые они содержат, не остаются на месте достаточно долго, чтобы обеспечить их регенерирующие и терапевтические свойства.

«Мы знали, что нам нужен продукт, который обладает оптимальной адгезией в пределах рта, иначе наша цель эффективной регенерации костей и тканей в полости рта потерпит неудачу», — сказал доктор Алиреза Мошавериния, доцент кафедры протезирования в UCLA. Школа стоматологии и соответствующий автор исследования.

Вдохновившись природной способностью мидий прилипать к поверхностям под водой, исследователи модифицировали их гидрогель, применяя раствор на основе альгината. Альгинаты обнаруживаются в клетках водорослей и при гидратации образуют липкое, похожее на смолу вещество.

Исследователи проверили их новый гидрогель — загруженный стволовыми клетками, взятыми из ткани десны и биоактивной керамики для наращивания кости — в 18-недельном исследовании на крысах с версией периимплантита, инфекционного заболевания, которое вызывает воспаление десны и кости структура вокруг зубного имплантата.

К концу исследования кость вокруг имплантатов у всех крыс полностью регенерировала.

Ученые вводили гидрогель во рту и, чтобы запечатать его, применили легкую обработку, аналогичную методике, которую стоматологи используют у людей для отверждения зубных пломб.

«Легкая обработка помогла затвердеть гидрогелю, обеспечивая более стабильный носитель для доставки стволовых клеток», — сказал Мошавериния. «Мы считаем, что наше новое применение для тканевой инженерии может быть оптимальным вариантом для пациентов, которые потеряли свои твердые и мягкие черепно-лицевые ткани из-за травмы, инфекции или опухолей».