ఇంజెక్టబుల్ సిల్క్-కుడ్జూ హైడ్రోజెల్ ప్రయోగశాల పరీక్షల్లో వేగవంతమైన గాయం మూసివేతను చూపింది

ఒక కొత్త హైడ్రోజెల్ పట్టు ప్రోటీన్‌ను ఒక మొక్క సంయోగంతో జత చేస్తుంది

Terasaki Institute for Biomedical Innovationలోని పరిశోధకులు, సాఫ్ట్-టిష్యూ మరమ్మతుకు మద్దతివ్వడానికి రూపొందించిన ఇంజెక్టబుల్ హైడ్రోజెల్‌కు సంబంధించిన ప్రయోగశాల ఫలితాలను నివేదించారు. ఈ పదార్థం పట్టు గూళ్ల నుండి పొందిన ప్రోటీన్ అయిన సిల్క్ ఫైబ్రోయిన్‌ను, కుడ్జూ మొక్క వేరులో కనిపించే బయోఆక్టివ్ సంయోగమైన ప్యూరారిన్‌తో కలిపింది. నివేదించిన పరీక్షల్లో, ఈ హైడ్రోజెల్ సెల్-ఆధారిత గాయం-నయం ప్రయోగాల్లో 72 గంటల్లో పూర్తిస్థాయి గాయం మూసివేతకు మద్దతిచ్చింది.

ACS Omegaలో ప్రచురితమైన ఈ పని పునరుత్పత్తి వైద్యంలో నిరంతరం ఉన్న ఒక సమస్యను ఎదుర్కొంటుంది: శస్త్రచికిత్స లేకుండా కణజాలం లోతులో గాయం-పరిష్కరణ పదార్థాన్ని ఎలా ఉంచాలి, అదే సమయంలో గాయ నయం చేయడంలో సహాయపడటానికి అవసరమైన యాంత్రిక బలం మరియు జీవసరళతను ఎలా ఇవ్వాలి. ప్రస్తుతం ఉన్న అనేక బయోమెటీరియల్స్‌కు శస్త్రచికిత్స ద్వారా ప్రతిష్టాపన అవసరం, లేదా అవి సాఫ్ట్ టిష్యూకు బాగా సరిపోవు, లేదా సెల్ పెరుగుదలకు బలంగా మద్దతిచ్చే వాతావరణాన్ని సృష్టించడంలో విఫలమవుతాయి.

Terasaki బృందం, సూక్ష్మ సూది ద్వారా అందించగలిగే, తరువాత ఇంజెక్షన్ తర్వాత తన జెల్ నిర్మాణాన్ని తిరిగి పొందగలిగే ఫార్ములేషన్‌పై దృష్టి పెట్టింది. ఈ కలయిక ముఖ్యమైనది, ఎందుకంటే తక్కువ-ఆక్రమణ డెలివరీ చాలా సార్లు పదార్థం తానేంత ముఖ్యమవుతుంది. ఒక బయోమెటీరియల్ డిష్‌లో బాగా పనిచేసినా, శరీరంలో సులభంగా మరియు సురక్షితంగా ఉంచలేకపోతే, అది క్లినికల్ వినియోగంలోకి మారే అవకాశం తక్కువ.

సిల్క్ ఫైబ్రోయిన్ మరియు ప్యూరారిన్‌ను ఎందుకు కలిపారు

సిల్క్ ఫైబ్రోయిన్ బయోమెడికల్ ఇంజనీరింగ్‌లో చాలా కాలంగా ఆసక్తిని రేకెత్తిస్తోంది, ఎందుకంటే అది సాధారణంగా శరీరానికి బాగా సహించదగినది, మరియు జెల్స్, స్కాఫోల్డ్స్ వంటి వివిధ రూపాలలో ప్రాసెస్ చేయవచ్చు. అయినప్పటికీ, స్వతంత్రంగా చూస్తే, దాని అంతర్గత నిర్మాణాన్ని స్థిరంగా ఉండేందుకు తగినంత బలంగా, అలాగే సాఫ్ట్ టిష్యూకు తగినంత లవచికంగా ఉంచేలా సర్దుబాటు చేయడం సవాలుగా ఉంటుంది.

ప్యూరారిన్‌ను రెండవ పదార్థంగా చేర్చారు, ఎందుకంటే అది భిన్నమైన లక్షణాల సమాహారాన్ని తీసుకొస్తుంది. ఈ సంయోగాన్ని అధ్యయనంలో యాంటీ-ఇన్ఫ్లమేటరీ మరియు యాంటీఆక్సిడెంట్ లక్షణాలు కలిగినదిగా వివరించారు, ఇవి రెండూ గాయం నయంలో సంబంధితమే. కానీ ఈ కొత్త పత్రం ప్యూరారిన్ కేవలం జీవక్రియను జోడిస్తుందని మాత్రమే వాదించడం లేదు. అది ఒక నిర్మాణాత్మక పాత్రను కూడా నివేదిస్తోంది: ఈ సంయోగం హైడ్రోజెల్ నెట్‌వర్క్‌ను హైడ్రోజన్ బాండింగ్ ద్వారా బలపరిచింది.

ఇది ముఖ్యమైనది, ఎందుకంటే పరిశోధకులు కేవలం రెండు ఆశాజనక పదార్థాలను కలిపినంత మాత్రాన కాకుండా, మరింత లోతైన ప్రభావాన్ని కనుగొన్నారని సూచిస్తోంది. పరీక్షించిన ఫార్ములేషన్లలో ప్యూరారిన్ సాంద్రత 1% నుండి 5%కి పెరిగినప్పుడు అది జెల్ అంతర్గత నిర్మాణంలో భాగమై, సాంద్రత మరియు యాంత్రిక స్థిరత్వాన్ని పెంచిందని వారు కనుగొన్నారు. అదే సమయంలో, సిల్క్ ఫైబ్రోయిన్ యొక్క ప్రాథమిక ప్రోటీన్ నిర్మాణం మారకుండా ఉన్నట్లు నివేదించారు.

ప్రయోగశాల పరీక్షలు ఏమి చూపించాయి

అధ్యయనం హైడ్రోజెల్ యొక్క ఐదు సంస్కరణలను పద్ధతిగా అంచనా వేసింది, ప్రతి దానిలో స్థిర పరిమాణంలో సిల్క్ ఫైబ్రోయిన్ మరియు వేరే ప్యూరారిన్ సాంద్రత ఉంది. ఈ ఫార్ములేషన్ల అంతటా, ప్రారంభ దశ పదార్థాల స్క్రీనింగ్‌లో ఉత్సాహాన్నిచ్చే లక్షణాలుగా పరిగణించబడే అనేక ఫీచర్లను పరిశోధకులు నివేదించారు.

మొదట, హైడ్రోజెల్‌ను పీడనంలో 27-గేజ్ సూది ద్వారా ఇంజెక్ట్ చేయగలిగారు, ఆపై డెలివరీ తర్వాత అది జెల్ లాంటి రూపాన్ని తిరిగి పొందింది. ఇది పదార్థం ఇంజెక్షన్ సమయంలో ద్రవంలా ప్రవర్తించగలదని, తరువాత స్థిర నెట్‌వర్క్‌ను నిలుపుకోగలదని సూచిస్తుంది; ఇది చేరుకోవడం కష్టమైన కణజాల ప్రాంతాల్లో స్థానిక చికిత్సకు ఉపయోగకరమైన లక్షణం.

రెండవది, పదార్థానికి గురిచేసిన మానవ చర్మ కణాలు నివేదించిన in vitro పరీక్షలో మొదటి రోజు నుంచే 95%కు పైగా సెల్ జీవనశీలతను చూపించాయి. పరీక్షించిన ఫార్ములేషన్లలో ఎటువంటి విషపూరితత సంకేతాలు కనిపించలేదు. గాయం-పరిష్కరణ పదార్థానికి తక్కువ విషపూరితత అదనపు లాభం కాదు; అది ఒక కనీస అవసరం, ఎందుకంటే చుట్టుపక్కల కణాలను దెబ్బతీసే డ్రెస్సింగ్ లేదా స్కాఫోల్డ్, అది మద్దతివ్వాల్సిన నయం ప్రక్రియనే బలహీనపరుస్తుంది.

మూడవది, గాయం-నయం పరీక్షలు ప్రధాన ఫలితాన్ని ఇచ్చాయి: హైడ్రోజెల్స్‌తో పెంచిన కణాలు, పరీక్షించిన అన్ని ఫార్ములేషన్లలో 72 గంటల్లో పూర్తిస్థాయి గాయం మూసివేతను సాధించాయి. అత్యధిక ప్యూరారిన్ సాంద్రత కలిగిన సంస్కరణ ప్రారంభ దశలో ప్రత్యేకంగా వేగంగా ఉండి, మొదటి 24 గంటల్లో సుమారు 60% గాయం మూసివేతను సాధించినట్లు నివేదిక తెలిపింది.

ఈ ఫలితం ఎందుకు ముఖ్యం

గాయ సంరక్షణ ఇప్పటికీ పెద్ద మరియు మొండితనం గల క్లినికల్ సవాలుగా ఉండటంతో ఈ కనుగొన్లు గమనార్హమైనవి. నయం కావడానికి కష్టమైన గాయాలు, శరీర నిర్మాణపరంగా కష్టమైన ప్రాంతాల్లో గాయాలు, మరియు ఒక పదార్థం మృదువైన ఉపరితలానికి దగ్గరగా సరిపోవాల్సిన కణజాల నష్టం వంటి అంశాలు ప్రస్తుత చికిత్సా ఎంపికలపై ఒత్తిడిని పెడతాయి. చిన్న సూదితో అందించగల, స్పష్టమైన విషపూరితతను నివారించగల, మరియు ప్రయోగశాల మోడళ్లలో వేగవంతమైన మూసివేతకు మద్దతిచ్చే ఇంజెక్టబుల్ హైడ్రోజెల్ అనువర్తన మార్గం ప్రారంభంలో పరిశోధకులు చూడాలనుకునే వేదిక.

ఈ పదార్థం బయోమెటీరియల్స్ పరిశోధనలోని రెండు చురుకైన ధోరణుల సంగమంలో కూడా ఉంది. ఒకటి, తక్కువ-ఆక్రమణ డెలివరీ వైపు నడక, ఇది ప్రక్రియ భారాన్ని తగ్గించగలదు మరియు చికిత్సను ఎక్కడ ఉపయోగించవచ్చో విస్తరించగలదు. మరొకటి, అనుకూలత మరియు పనితీరు మధ్య అనుకూల సమతౌల్యాన్ని అందించగల సహజంగా పొందిన భాగాల వినియోగం.

దీని అర్థం ఈ హైడ్రోజెల్ సాధారణ వైద్య వినియోగానికి దగ్గరలో ఉందని కాదు. నివేదించిన ఫలితాలు ప్రయోగశాల కనుగొన్లు మాత్రమే, మానవ పరీక్షల నుండి వచ్చిన సాక్ష్యం కాదు. సెల్ జీవనశీలత పరీక్షలు మరియు in vitro గాయం-మూసివేత పరీక్షలు ఉపయోగకరమైన స్క్రీనింగ్ సాధనాలు, కానీ అవి వాస్తవ గాయాల పూర్తి సంక్లిష్టతను పట్టుకోలేవు; అక్కడ రక్తప్రసరణ, రోగనిరోధక ప్రతిస్పందన, సంక్రమణ ప్రమాదం, కణజాల యాంత్రికత, మరియు రోగి వైవిధ్యం అన్నీ ఫలితాలను ప్రభావితం చేస్తాయి.

ప్రధాన పరిమితి అదే ప్రధాన తదుపరి దశ కూడా

లభ్యమయ్యే మూల పాఠ్యం ఆధారంగా అత్యంత బలమైన వాదన ఏమిటంటే ఈ హైడ్రోజెల్ ప్రయోగశాల పరీక్షల్లో బాగా పనిచేసింది. ఇది ప్రాముఖ్యమైనదే, కానీ అది జంతువులలో లేదా మనుషులలో నయం మెరుగుపరుస్తుందని చూపినట్లే కాదు. తదుపరి అభివృద్ధి దశల్లో సాధారణంగా మరింత ఆధునిక ప్రీక్లినికల్ మూల్యాంకనం ఉంటుంది, దీని ద్వారా ఈ పదార్థం జీవ కణజాలంలో కాలక్రమేణా ఎలా ప్రవర్తిస్తుంది, అది ఎలా క్షీణిస్తుంది, అనవసర రోగనిరోధక ప్రతిస్పందనలను ప్రేరేపిస్తుందా, మరియు సరళీకృత ప్రయోగశాల పరిస్థితులకు వెలుపల దాని యాంత్రిక మరియు జీవజన్య పనితీరు నిలుస్తుందా అన్నది తెలుసుకోవచ్చు.

అయినా, ఫార్ములేషన్ డిజైన్ ముఖ్యం అని ఈ అధ్యయనం స్పష్టమైన సంకేతాన్ని ఇస్తుంది. ప్యూరారిన్ సాంద్రతను పెంచడం కేవలం జెల్ యొక్క ఒక రూపాత్మక లక్షణాన్ని మార్చలేదు. ఇది మరింత సాంద్రమైన అంతర్గత నెట్‌వర్క్‌లను మరియు అధిక యాంత్రిక స్థిరత్వాన్ని ఉత్పత్తి చేసినట్లు కనిపించింది, అదే సమయంలో ఇంజెక్టబిలిటీని నిలుపుకుని వేగవంతమైన గాయం మూసివేతను సమర్థించింది. ఇది పరిశోధకులకు అస్పష్టమైన proof of concept నుండి ప్రారంభించకుండా, పదార్థాన్ని మెరుగుపరచడానికి మరింత స్పష్టమైన మార్గాన్ని ఇస్తుంది.

విస్తృత రంగానికి ఇది బహుశా అత్యంత ఉపయోగకరమైన పాఠం. అనేక గాయం-సంరక్షణ బయోమెటీరియల్స్ బయోకంపాటిబిలిటీ లేదా ఔషధ-వితరణ సామర్థ్యాన్ని హామీ ఇస్తాయి, కానీ సుచి ద్వారా డెలివరీ, నిర్మాణ పునరుద్ధరణ, సెల్ అనుకూలత, మరియు కొలిచగలిగిన గాయం-మూసివేత పనితీరు అన్నింటినీ ఒకే వేదికపై చూపించేవి తక్కువ. Terasaki బృందపు హైడ్రోజెల్ in vitroలో ఆ ప్రారంభ ప్రమాణాలను నెరవేర్చినట్లు కనిపిస్తోంది.

తదుపరి అధ్యయనాలు మరింత వాస్తవిక నమూనాల్లో ఇదే నమూనాను నిర్ధారిస్తే, ఈ పదార్థం సులభంగా ఉంచగల, మరియు సున్నితమైన కణజాల వాతావరణాలకు మెరుగ్గా సరిపోయే ఇంజెక్టబుల్ పునరుత్పత్తి చికిత్సల వైపు విస్తృత మార్పులో భాగం కావచ్చు. ఇప్పటికి, ఈ ఫలితాన్ని ఒక ఆశాజనక ప్రారంభ-దశ బయోమెటీరియల్స్ పురోగతిగా మాత్రమే చూడాలి: పూర్తైన చికిత్స కాదు, కానీ మరింత లోతైన పరీక్షను సమర్థించడానికి తగినంత ప్రయోగశాల ఆధారమున్న, జాగ్రత్తగా ఇంజినీర్ చేసిన వేదిక.

ఈ వ్యాసం Phys.org నివేదిక ఆధారంగా రూపొందించబడింది. మూల వ్యాసాన్ని చదవండి.