Mécanisme des matériaux développés :Les échafaudages composites de polycaprolactone libèrent l'inhibiteur IQ-1 et suppriment la réponse inflammatoire des cellules immunitaires. Crédit :Université polytechnique de Tomsk
Des scientifiques de l'Université polytechnique de Tomsk et de l'Université du Montana (États-Unis) ont proposé un nouveau matériau prometteur pour la médecine régénérative pour la récupération des tissus et des vaisseaux sanguins endommagés. Il s'agit d'un échafaudage 3D, en matériau biodégradable et rempli d'inhibiteurs spéciaux, qui ont également été obtenus à TPU. Ils éteignent littéralement le travail des enzymes, responsable de la réaction inflammatoire, se produisant dans les cellules immunitaires en réponse à des stimuli externes. Dans ce cas, un tel irritant est un matériau régénérant.
Selon les scientifiques, la solution proposée est un moyen plus simple de contrôler la réponse immunitaire par rapport aux solutions existantes. Les résultats ont été publiés dans ACS Science et ingénierie des biomatériaux .
"De nos jours, les chercheurs ne disposent que de quelques outils pour réguler la réponse immunitaire. Vous pouvez travailler avec des protéines, mais c'est difficile. Vous pouvez utiliser des composés, capable de tuer les cellules immunitaires, mais ils sont nocifs pour les autres cellules.
Nous avons suivi un chemin différent et suggérons d'utiliser des inhibiteurs placés directement dans le matériau lui-même pour récupérer les dommages, " a déclaré Ksenia Stankevich, auteur de l'article et ingénieur au Laboratoire des systèmes hybrides plasma.
Les échafaudages sont des cadres 3-D de fines fibres polymères entrelacées les unes avec les autres dans différentes directions. En médecine régénérative, ils sont utilisés en cas de blessures des os et des tissus mous. Ils sont placés dans la zone endommagée et de nouveaux tissus se régénèrent à travers l'échafaudage et remplissent la zone blessée.
TPU et l'Université du Montana ont utilisé un polymère polycaprolactone biodégradable pour leurs échafaudages. Cela rend les produits plus flexibles et abordables par rapport aux alternatives. Les échafaudages en polycaprolactone ont été créés selon la méthode de l'électrofilage, produire les fibres les plus fines à partir d'une solution de polymère sous champ électrique. Au stade de l'obtention des échafaudages, nous introduisons des inhibiteurs dans la structure du polymère. Ce sont deux composés - IQ-1 (nom complet - 11H-indeno [1, 2-b] quinoxaline-11-on oxime) et IQ-1E (nom complet—11H-indeno [1, 2-b] quinoxaline-11- sur O-(O-éthylcarboxyméthyl)oxime).
La structure de l'échafaudage. Crédit :Université polytechnique de Tomsk
"Les inhibiteurs suppriment ou ralentissent les processus physiologiques et physico-chimiques. Ils affectent les enzymes. Pour ce faire, l'enzyme et l'inhibiteur doivent s'emboîter comme une serrure et une clé. L'un des groupes d'enzymes responsables du processus inflammatoire est le groupe JNK, ", explique Ksenia Stankevich.
"Auparavant, nous avons obtenu de nouveaux inhibiteurs prometteurs, démontrant une activité biologique élevée en inhibant le fonctionnement de ces enzymes, tels que IQ-1 et IQ-1E. Nos échafaudages diffèrent par l'utilisation d'inhibiteurs spécifiques et aussi par le fait que nous pouvons les libérer du matériau progressivement, ayant un effet prolongé. Ceci est principalement dû à la dégradation naturelle progressive du polymère. En outre, il se dégrade en acide 6-hydroxycaproïque biocompatible, qui est recyclé par le corps humain."
La réponse immunitaire d'une cellule est une cascade de processus biochimiques. Dans ce cas, les enzymes JNK sont des maillons de la chaîne. Les inhibiteurs se lient aux enzymes et bloquent leur travail. Ainsi, en supprimant un lien, nous désactivons toute la chaîne de réaction ultérieure.
"Dans cet article, nous présentons les résultats de la recherche sur les cellules immunitaires, isolé à partir de sang humain et de lignées cellulaires. À l'avenir, nous chercherons des opportunités de recherche in vivo. Finalement, nos échafaudages pourraient être utilisés pour réparer les dommages des tissus mous et des vaisseaux sanguins. La polycaprolactone possède toutes les propriétés mécaniques appropriées. Par exemple, il peut réduire les conséquences négatives après une crise cardiaque et un accident vasculaire cérébral, ", dit le chercheur.
« Des échafaudages à partir de divers matériaux sont déjà mis en œuvre dans la pratique médicale dans les pays développés, mais il est trop tôt pour parler de leur application généralisée. Cependant, ce n'est qu'une question de temps, c'est pourquoi les scientifiques continuent de rechercher les matériaux les plus efficaces et les composés biologiquement actifs. "
