इंजेक्टेबल सिल्क-कुडझू हायड्रोजेलने प्रयोगशाळा चाचण्यांत जलद जखम बंद होणे दाखवले

एक नवीन हायड्रोजेल रेशीम प्रोटीनला एका वनस्पतीजन्य संयुगाशी जोडते

Terasaki Institute for Biomedical Innovation येथील संशोधकांनी मऊ ऊतक दुरुस्तीसाठी तयार केलेल्या एका इंजेक्टेबल हायड्रोजेलचे प्रयोगशाळा परिणाम जाहीर केले आहेत. ही सामग्री रेशीमकिड्यांच्या कोषांमधून मिळणारे सिल्क फाइब्रोइन हे प्रोटीन आणि कुदझू वनस्पतीच्या मुळात आढळणारे जैवसक्रिय संयुग प्युेरारिन यांना एकत्र आणते. नोंदवलेल्या चाचण्यांमध्ये, या हायड्रोजेलने पेशी-आधारित जखम-भरून येण्याच्या प्रयोगांत 72 तासांच्या आत पूर्ण जखम बंद होण्यास मदत केली.

ACS Omega मध्ये प्रकाशित हे काम पुनरुत्पादक वैद्यकातील एक सततची समस्या हाताळते: शस्त्रक्रिया न करता ऊतकांच्या खोल भागात जखम-दुरुस्ती सामग्री कशी पोहोचवायची आणि तरीही बरे होण्यास मदत करणारी आवश्यक यांत्रिक ताकद व जैविक सुसंगतता कशी द्यायची. अनेक विद्यमान बायोमटेरियल्सना शस्त्रक्रियेद्वारे प्रत्यारोपण करावे लागते, ती मऊ ऊतकांशी नीट जुळत नाहीत, किंवा पेशी वाढीस जोरदार पाठबळ देणारे वातावरण तयार करण्यात अपयशी ठरतात.

Terasaki टीमने अशा फॉर्म्युलेशनवर लक्ष केंद्रित केले जे सूक्ष्म सुईतून देता येईल आणि इंजेक्शननंतर पुन्हा आपली जेल रचना मिळवू शकेल. ही जोडणी महत्त्वाची आहे, कारण कमी-आक्रमक वितरण हे बहुतेक वेळा सामग्रीइतकेच महत्त्वाचे असते. एक बायोमटेरियल जर डिशमध्ये चांगले काम करत असेल पण शरीरात सहज आणि सुरक्षितरीत्या बसवता येत नसेल, तर त्याचे क्लिनिकल वापरात रूपांतर होण्याची शक्यता कमी असते.

सिल्क फाइब्रोइन आणि प्युेरारिन का एकत्र केले गेले

सिल्क फाइब्रोइनने बायोमेडिकल अभियांत्रिकीमध्ये दीर्घकाळ रस निर्माण केला आहे, कारण ते सामान्यतः शरीराला चांगले सहन होते आणि जेल्स व स्कॅफोल्ड्ससह वेगवेगळ्या रूपांत प्रक्रिया करता येते. मात्र, स्वतंत्रपणे त्याचे आव्हान म्हणजे त्याची अंतर्गत रचना अशा प्रकारे समायोजित करणे की ती स्थिर राहण्यासाठी पुरेशी मजबूत, पण मऊ ऊतकांसाठी पुरेशी लवचिक राहील.

प्युेरारिनला दुसरा घटक म्हणून आणले गेले कारण ते वेगळ्या गुणधर्मांचा संच घेऊन येते. अभ्यासात या संयुगाचे दाह-प्रतिरोधक आणि अँटिऑक्सिडंट गुणधर्म असलेले असे वर्णन केले आहे, आणि दोन्ही जखम दुरुस्तीत संबंधित आहेत. पण हा नवा पेपर केवळ प्युेरारिन जैविक क्रिया वाढवते असे म्हणत नाही. तो एक संरचनात्मक भूमिकाही नोंदवतो: या संयुगाने हायड्रोजन बॉन्डिंगद्वारे हायड्रोजेल नेटवर्क मजबूत केले.

हे महत्त्वाचे आहे कारण यावरून स्पष्ट होते की संशोधकांनी फक्त दोन आशादायक घटक एकत्र मिसळले नाहीत. प्युेरारिनने जेलच्या अंतर्गत रचनेत योगदान दिले, आणि चाचणी केलेल्या फॉर्म्युलेशन्समध्ये त्याचे प्रमाण 1% ते 5% वाढताच घनता आणि यांत्रिक स्थिरता वाढली. त्याच वेळी, सिल्क फाइब्रोइनची मूलभूत प्रोटीन रचना अपरिवर्तित राहिल्याचे नोंदवले गेले.

प्रयोगशाळा चाचण्यांनी काय दाखवले

या अभ्यासात हायड्रोजेलच्या पाच आवृत्त्यांचे पद्धतशीर मूल्यमापन केले, ज्यात प्रत्येकात ठरावीक प्रमाणात सिल्क फाइब्रोइन आणि वेगळी प्युेरारिन सांद्रता होती. या फॉर्म्युलेशन्समध्ये, सुरुवातीच्या टप्प्यातील साहित्य छाननीत आशादायक मानल्या जाणाऱ्या अनेक वैशिष्ट्यांची नोंद संशोधकांनी केली.

प्रथम, हायड्रोजेल दाबाखाली 27-गेज सुईतून इंजेक्ट करता आला आणि दिल्यानंतर पुन्हा जेलसारखा आकार मिळवू शकला. यावरून दिसते की हे पदार्थ इंजेक्शनदरम्यान द्रवाप्रमाणे वागू शकते, पण नंतर स्थिर नेटवर्क टिकवू शकते, जे पोहोचणे कठीण असलेल्या ऊतक स्थळांवरील स्थानिक उपचारांसाठी उपयुक्त आहे.

दुसरे, या पदार्थाच्या संपर्कात आलेल्या मानवी त्वचा पेशींनी नोंदवलेल्या in vitro चाचणीत पहिल्याच दिवशी 95% पेक्षा जास्त पेशी-जिवंतता दाखवली. चाचणी केलेल्या कोणत्याही फॉर्म्युलेशनमध्ये विषारीपणाची चिन्हे दिसली नाहीत. जखम-दुरुस्ती साहित्याकरिता कमी विषारीपणा हा अतिरिक्त फायदा नसून मूलभूत अट आहे, कारण आजूबाजूच्या पेशींना हानी पोहोचवणारे ड्रेसिंग किंवा स्कॅफोल्ड ते ज्या बरे होण्याच्या प्रक्रियेला पाठबळ देण्यासाठी असते, त्याच प्रक्रियेला बाधा आणेल.

तिसरे, जखम-भरून येण्याच्या चाचण्यांनी मुख्य निष्कर्ष दिला: हायड्रोजेलसह संवर्धित पेशींनी सर्व चाचणी केलेल्या फॉर्म्युलेशन्समध्ये 72 तासांच्या आत पूर्ण जखम बंद होणे साध्य केले. सर्वाधिक प्युेरारिन सांद्रता असलेली आवृत्ती सुरुवातीला विशेष जलद होती, आणि अहवालानुसार पहिल्या 24 तासांत सुमारे 60% जखम बंद होणे झाले.

हा निकाल का महत्त्वाचा आहे

जखमांची काळजी ही अजूनही मोठी आणि कठीण क्लिनिकल समस्या असल्यामुळे हे निष्कर्ष लक्षवेधी आहेत. बरे होण्यास कठीण जखमा, शरीररचनेच्या दृष्टीने अवघड ठिकाणी झालेली इजा, आणि एखाद्या सामग्रीने मऊ पृष्ठभागाशी अगदी जवळून जुळणे आवश्यक असलेली ऊतक हानी यांमुळे सध्याच्या उपचार पर्यायांवर ताण येतो. लहान सुईतून देता येणारे, उघड विषारीपणा टाळणारे, आणि प्रयोगशाळा मॉडेल्समध्ये जलद बंद होण्यास मदत करणारे इंजेक्टेबल हायड्रोजेल हे संशोधकांना अनुवादित विकासाच्या सुरुवातीला पाहायचे असलेले व्यासपीठ आहे.

हे साहित्य बायोमटेरियल संशोधनातील दोन सक्रिय प्रवाहांच्या संगमावरही आहे. एक म्हणजे कमी-आक्रमक वितरणाकडे झुकाव, ज्यामुळे प्रक्रियात्मक भार कमी होऊ शकतो आणि उपचार कुठे वापरता येईल ते वाढू शकते. दुसरा म्हणजे नैसर्गिकरीत्या मिळणाऱ्या घटकांचा वापर, जो सुसंगतता आणि कार्यक्षमता यांच्यात अनुकूल समतोल देऊ शकतो.

याचा अर्थ असा नाही की हायड्रोजेल नेहमीच्या वैद्यकीय वापराच्या जवळ आहे. नोंदवलेले निष्कर्ष हे प्रयोगशाळेतील आहेत, मानवी चाचण्यांचे पुरावे नाहीत. पेशी-जिवंतता चाचण्या आणि in vitro जखम-बंद होण्याच्या चाचण्या उपयुक्त छाननी साधने आहेत, पण त्या प्रत्यक्ष जखमांची संपूर्ण गुंतागुंत पकडू शकत नाहीत, जिथे रक्तप्रवाह, प्रतिरक्षा प्रतिसाद, संसर्गाचा धोका, ऊतक यांत्रिकी, आणि रुग्णांतील बदलशीलता हे सर्व परिणामांवर प्रभाव टाकतात.

मुख्य मर्यादा हीच पुढची मुख्य पायरी आहे

उपलब्ध स्रोत मजकुरावर आधारित सर्वात बळकट दावा असा आहे की हे हायड्रोजेल प्रयोगशाळा चाचण्यांत चांगले काम केले. हे अर्थपूर्ण आहे, पण ते प्राणी किंवा माणसांमध्ये बरे होणे सुधारते हे दाखवण्यासारखे नाही. पुढील विकास टप्प्यांत साधारणपणे अधिक प्रगत प्रीक्लिनिकल मूल्यमापन होईल, ज्यातून जिवंत ऊतकात कालांतराने हे साहित्य कसे वागते, ते कसे विघटित होते, ते अवांछित प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया निर्माण करते का, आणि साध्या प्रयोगशाळा परिस्थितीबाहेर त्याची यांत्रिक व जैविक कार्यक्षमता टिकते का, हे ठरवता येईल.

तरीही, हा अभ्यास दाखवतो की फॉर्म्युलेशन डिझाइन महत्त्वाचे आहे. प्युेरारिन सांद्रता वाढवल्याने फक्त जेलचे एक सौंदर्यात्मक वैशिष्ट्य बदलले नाही. त्यामुळे अधिक घन अंतर्गत जाळी आणि उच्च यांत्रिक स्थिरता निर्माण झाल्याचे दिसले, आणि त्याच वेळी इंजेक्टेबिलिटी टिकून राहिली व जलद जखम बंद होण्यास पाठबळ मिळाले. यामुळे संशोधकांना अस्पष्ट proof of concept पासून सुरू करण्याऐवजी साहित्याचे ऑप्टिमायझेशन करण्याचा अधिक स्पष्ट मार्ग मिळतो.

व्यापक क्षेत्रासाठी, हाच कदाचित सर्वात उपयुक्त takeaway आहे. अनेक जखम-देखभाल बायोमटेरियल्स जैवसुसंगतता किंवा औषध-वितरण क्षमता यांचे आश्वासन देतात, पण एका प्लॅटफॉर्मवर सुईद्वारे वितरण, संरचनात्मक पुनर्प्राप्ती, पेशी-सुसंगतता, आणि मोजता येणारी जखम-बंद कामगिरी यांचे व्यावहारिक संयोजन कमीच दिसते. Terasaki समूहाचे हायड्रोजेल in vitro मध्ये ही सुरुवातीची निकष पूर्ण करत असल्याचे दिसते.

नंतरच्या अभ्यासांनी अधिक वास्तववादी मॉडेल्समध्ये हाच नमुना पुष्टी केला, तर हे साहित्य अधिक सोप्या पद्धतीने ठेवता येणाऱ्या आणि नाजूक ऊतक वातावरणाशी अधिक चांगले जुळणाऱ्या इंजेक्टेबल पुनरुत्पादक उपचारांच्या व्यापक दिशेचा भाग बनू शकते. आत्तासाठी, हा निकाल एक आशादायक प्रारंभिक-टप्प्यातील बायोमटेरियल प्रगती म्हणून समजावा: अंतिम उपचार नाही, पण अधिक सखोल चाचणीचे समर्थन करण्याइतका प्रयोगशाळा पुरावा असलेला काळजीपूर्वक अभियांत्रित प्लॅटफॉर्म.

हा लेख Phys.org च्या अहवालावर आधारित आहे. मूळ लेख वाचा.