Ученые Томского политехнического университета в сотрудничестве с исследователями из Университета Монтаны 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. 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.
«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».
Источник: Научная Россия
