Это трехмерный каркас из биодеградируемого материала, наполненный особыми ингибиторами, также полученными в Томском политехе
Ученые Томского политехнического университета в сотрудничестве с
исследователями из Университета Монтаны (США) предложили новый
материал, перспективный для регенеративной медицины —
восстановления поврежденных тканей и сосудов. Это трехмерный
каркас из биодеградируемого материала, наполненный особыми
ингибиторами, также полученными в Томском политехе, сообщает
пресс-служба ТПУ. Они буквально «выключают» работу ферментов,
отвечающих за реакцию воспаления, возникающую в иммунных клетках
в ответ на внешние раздражители. В данном случае такой
раздражитель — это собственно регенеративный материал. По словам
ученых, предложенное решение — более простой способ управления
иммунным ответом по сравнению с существующими. Последние
результаты исследований опубликованы в журнале ACS Biomaterials
Science & Engineering (IF: 4,511; Q1).
«На данный момент у исследователей для регулирования иммунного
ответа в арсенале не очень много инструментов. Можно работать с
белками, но это сложно. Можно использовать соединения, которые
просто убивают иммунные клетки, но они губительны и для других
клеток. Мы пошли по другому пути и предлагаем использовать
ингибиторы, размещенные непосредственно в сам материал для
восстановления дефекта», — говорит один из авторов статьи,
инженер лаборатории плазменных гибридных систем ТПУ Ксения
Станкевич.
Подобные трехмерные каркасы из тонких полимерных нитей,
переплетенных друг с другом в разных направлениях, называются
«скаффолды». В регенеративной медицине их используют в случае
травм костных и мягких тканей. Их размещают в месте дефекта, а
новая ткань прорастает сквозь скаффолд и заполняет место травмы.
Исследователи из ТПУ и Университета Монтаны использовали для
своих скаффолдов основу из биодеградируемого полимера
поликапролактона. Изделия из него более эластичны и доступны по
цене в сравнении с аналогами. Каркас из поликапролактона
создавался методом электроспиннинга — вытягивания тончайших
волокон из полимерного раствора под действием электрического
поля. На стадии получения скаффолда в структуру полимера
внедрялись ингибиторы. Это два соединения — IQ-1 (полное название
— 11H-индено[1,2-b]хиноксалин-11-он оксим) и IQ-1E (полное
название —
11H-индено[1,2-b]хиноксалин-11-он O- (O-этилкарбоксиметил)
оксим).
«Ингибиторы нужны для подавления или замедления физиологических и
физико-химических процессов. Они воздействуют на ферменты. Для
этого фермент и ингибитор должны подходить друг к другу, как
замок и ключ, — поясняет Ксения Станкевич. — Одна из групп
ферментов, отвечающих за воспалительный процесс, — это группа
JNK. В Томском политехе ранее мы получили новые перспективные
ингибиторы, которые показали высокую биологическую активность в
подавлении работы этих ферментов. Собственно, IQ-1 и IQ-1E.
Особенность наших скаффолдов как раз и заключается в
использовании специфических ингибиторов, а также в том, что мы
можем их высвобождать из материала постепенно, оказывая
пролонгированное действие. Это происходит в основном за счет
постепенной естественной деградации полимера. Кстати, деградирует
он до биосовместимой 6-гидроксикапроновой кислоты, которую
организм человека может утилизировать».
Иммунный ответ клетки представляет собой целый каскад
биохимических процессов. В данном случае ферменты JNK — лишь
звенья в цепочке. Ингибиторы связываются с ферментами и блокируют
их работу. Таким образом, при подавлении работы одного из звеньев
«выключается» вся последующая цепочка реакций.
«В этой статье мы представляем результаты исследований на
иммунных клетках, выделенных из человеческой крови, и клеточных
линиях. В дальнейшем мы будем искать возможности для проведения
исследований in vivo.
В перспективе наши скаффолды могли бы применяться для
восстановления дефектов мягких тканей, сосудов — для этого у
поликапролактона подходящие механические свойства. Как пример —
для снижения негативных последствий после инфаркта и инсульта, —
отмечает ученый. — Скаффолды из различных материалов уже
внедряются в медицинскую практику в развитых странах, но говорить
об их широком применении пока не приходится. Но это вопрос
времени, поэтому ученые продолжают искать наиболее эффективные
материалы и биологически активные соединения».
Добавим, работа является результатом сотрудничества нескольких
коллективов ТПУ под руководством доцента Научно-образовательного
центра Б.П. Вейнберга Сергея Твердохлебова, профессоров
Научно-образовательного центра Н.М. Кижнера Андрея
Хлебникова и Виктора Филимонова, а также
профессора Марка Квина и ведущего научного сотрудника
отделения микробиологии и иммунологии Университета
Монтаны Игоря Щепёткина.
Работа выполнена в рамках стажировки Ксении Станкевич по
программе Фулбрайта и финансово поддержана в рамках проекта
Российского научного фонда (№ 17-15-01111) и является развитием
работ проекта РНФ №16-13-10239 «Разработка и моделирование
гибридных биодеградируемых скаффолдов с прогнозируемыми
физико-химическими и иммуномодулирующими свойствами для
тканеинженерных конструкций», результаты которого включены в
доклад Российской академии наук о важнейших научных достижениях
российских ученых в 2018 году.
Источник: news.tpu.ru
