समुद्री काकडीपासून प्रेरित हायड्रोजेल टेंडनच्या दुरुस्तीसाठी आशादायक

वॉटरलू विद्यापीठातील संशोधकांनी जखमी मऊ ऊतक बरे होत असताना तात्पुरता आधार देण्यासाठी पाण्याचे प्रमाण जास्त असलेले जेल विकसित केले आहे. समुद्री काकड्या त्यांच्या शरीराचा कडकपणा बदलू शकतात, या क्षमतेपासून प्रेरणा घेतलेले हे हायड्रोजेल जखमी टेंडन असलेल्या उंदरांवर तपासण्यात आले. केवळ टाके वापरून केलेल्या दुरुस्तीच्या तुलनेत त्याचा संबंध सुधारलेल्या उपचाराशी आढळला.

उपचार घेत असलेल्या ऊतकाला आधाराची गरज असते, पण कायमस्वरूपी इम्प्लांट नको असतो, अशा दुखापतींसाठी हे काम एका संभाव्य नव्या दृष्टिकोनाकडे निर्देश करते. जेल हळूहळू विघटित होऊन शरीरात शोषले जाते; ते अनिश्चित काळासाठी जागेवर राहत नाही. या कामाचे वर्णन करणारा “Bioinspired Hydrogels with Broadly Programmable Mechanics for Soft-Tissue Interfaces” हा शोधनिबंध Advanced Functional Materialsमध्ये प्रकाशित झाला आहे.

विविध ऊतकांसाठी तयार केलेला स्कॅफोल्ड

हायड्रोजेल ही पाण्याचे प्रमाण जास्त असलेली सामग्री आहे. या प्रकरणात, दुखापतीभोवती तात्पुरती रचना म्हणून काम करण्यासाठी ती तयार करण्यात आली आहे. ती नवीन ऊतकांच्या वाढीस आधार देते आणि स्वतःही हळूहळू विघटित होते. वॉटरलूच्या टीमनुसार, जेल मऊ किंवा अधिक कडक करण्यासाठी त्याची रचना समायोजित करता येते. हे उपयुक्त गुणधर्म आहे, कारण शरीरातील विविध ऊतकांच्या यांत्रिक गरजा सारख्या नसतात.

उदाहरणार्थ, मेंदूजवळ वापरली जाणारी सामग्री टेंडनभोवती ठेवलेल्या सामग्रीपेक्षा वेगळ्या प्रकारे कार्य करणे आवश्यक आहे. वॉटरलूमधील मेकॅनिकल इंजिनिअरिंगचे प्राध्यापक आणि प्रकल्पप्रमुख डॉ. यिमिन वू यांनी हा फरक या प्रयत्नाचा केंद्रबिंदू असल्याचे सांगितले: प्रत्येक मऊ ऊतक दुरुस्तीसाठी एकच स्कॅफोल्ड योग्य असेलच असे नाही. हायड्रोजेलचे प्रोग्राम करता येणारे यांत्रिक गुणधर्म संशोधकांना मऊ ऊतकांना एकसमान श्रेणी न मानता दुखापतीच्या ठिकाणानुसार आधार ठरवण्याची परवानगी देण्यासाठी आहेत.

यामागील जैविक प्रेरणा समुद्री काकड्यांकडून आली आहे. हे प्राणी त्यांच्या शरीराचा कडकपणा बदलण्यासाठी ओळखले जातात. संशोधकांनी ही व्यापक संकल्पना मऊ ऊतकांच्या इंटरफेससाठी कृत्रिम, ओलसर आणि लवचिक सामग्रीत रूपांतरित केली. हे मानवांसाठी तयार उपचार म्हणून सादर केलेले नाही; टेंडन आणि इतर मऊ ऊतकांसाठी पुढे विकसित करता येईल असे प्लॅटफॉर्म म्हणून ते पाहिले जात आहे.

टेंडनवरील प्रीक्लिनिकल परिणाम

जवळपास चार वर्षांच्या संशोधनानंतर एका आंतरराष्ट्रीय टीमने उंदरांवरील प्रीक्लिनिकल अभ्यासात या जेलचे मूल्यमापन केले. हायड्रोजेल मिळालेल्या जखमी टेंडन असलेल्या उंदरांमध्ये, केवळ टाक्यांनी टेंडन दुरुस्त केलेल्या प्राण्यांच्या तुलनेत उपचारात सुधारणा दिसल्याचे संशोधकांनी सांगितले.

उपचार पुढे जात असताना अधिक व्यवस्थित नवीन ऊतकांच्या वाढीस जेलने आधार दिला, असे टीमने नोंदवले. केवळ टाके वापरलेल्या तुलनात्मक गटाच्या तुलनेत दुरुस्त केलेल्या टेंडनमध्येही सुधारणा दिसून आली. हे निष्कर्ष उत्साहवर्धक आहेत, कारण टेंडनची दुरुस्ती म्हणजे केवळ ऊतक पुन्हा जोडणे नव्हे: दुरुस्त झालेल्या भागाने वारंवार येणारा यांत्रिक ताण सहन करताना उपयुक्त रचना पुन्हा मिळवणे आवश्यक असते.

नोंदवलेल्या अभ्यासात जेल सुमारे आठ आठवड्यांत विघटित झाले. ठरावीक काळानंतर ते नाहीसे होणे हा रचनेचा महत्त्वाचा भाग आहे. स्कॅफोल्डने उपचाराच्या काळात मदत करावी आणि नंतर ते शरीरात शोषले जावे, हा उद्देश आहे. त्यामुळे दुरुस्तीच्या ठिकाणी कायमस्वरूपी सामग्री राहण्याची शक्यता कमी होते.

आशादायक, पण पुढचा मार्ग मोठा

हे निष्कर्ष अद्याप प्रीक्लिनिकल आहेत. उंदरांवरील परिणामांवरून एखादी सामग्री मानवांसाठी सुरक्षित किंवा प्रभावी असेल असे सिद्ध होत नाही, आणि हा अभ्यास क्लिनिकल उपचाराचा पुरावा नाही. पुढील संशोधनात अतिरिक्त मॉडेल्समध्ये सामग्रीची कामगिरी, विशिष्ट वापरांसाठी तिचे यांत्रिक गुणधर्म किती विश्वासार्हपणे समायोजित करता येतात, तसेच विघटन प्रक्रिया आणि उपचाराची प्रतिक्रिया मानवांसाठी योग्य आहेत का, हे निश्चित करावे लागेल.

तरीही, पुनरुत्पादक वैद्यकासाठी हा अभ्यास एका रचनात्मक दिशेवर प्रकाश टाकतो: दुरुस्त होणाऱ्या ऊतकाच्या यांत्रिकीशी जुळवून घेण्याच्या क्षमतेसोबत संरचनात्मक आधार देणाऱ्या तात्पुरत्या सामग्री. सुरुवातीच्या टेंडन प्रयोगांपलीकडे हा दृष्टिकोन यशस्वी झाला, तर साध्या टाक्यांपासून अधिक कायमस्वरूपी इम्प्लांट केलेल्या सामग्रीपर्यंतच्या पर्यायांमध्ये डॉक्टरांना आणखी एक पर्याय मिळू शकतो.

सध्या, ही बदलता येणाऱ्या गुणधर्मांच्या जैवविघटनशील स्कॅफोल्डची प्रीक्लिनिकल चाचणी आहे. नोंदवलेल्या प्राण्यांच्या अभ्यासात त्याचा वापर अधिक व्यवस्थित टेंडन उपचाराशी संबंधित होता. तात्पुरता आधार आणि समायोज्य कडकपणा यांचे हेच संयोजन मानवी मऊ ऊतकांच्या दुरुस्तीच्या अधिक कठीण गरजा पूर्ण करू शकते का, हा पुढचा प्रश्न आहे.

हा लेख Phys.orgच्या वृत्तांकनावर आधारित आहे. मूळ लेख वाचा.