Os pesquisadores da Columbia Engineering criaram uma estrutura para o design de hidrogéis injetados bioquímicos feitos de vasculares celulares extra (VEs) para engenharia de tecidos e medicina regenerativa.
Publicado em 25 de julho AssuntoO professor assistente Santiago Korea em engenharia biomédica da Columbia Engineering descreve uma plataforma injetada de hidrogel que usa o EV para adicionar barreiras prolongadas ao desenvolvimento de biometernos para medicamentos para regeneração. Os VEs são naturalmente ocultos pelas células e carregam centenas de sinais biológicos, como proteína e material genético, comunicação celular sofisticada que os materiais sintéticos não podem produzir facilmente.
Nesta pesquisa, a Coréia e os colegas projetaram um sistema de hidrogel, onde os VEs desempenham um papel duplo: eles atuam como carga bioativa, mas também funcionam como o bloco de construção estrutural necessário, vinculando polímeros biomopais para criar material injetado. Usando uma abordagem obsoleta para ganhar o leite EVs do iogurte, a equipe conseguiu superar as limitações de rendimento que impedem o desenvolvimento de biometerials baseados em EV. Os EVs de iogurte permitem que o hidrogel duplique a mecânica dos tecidos vivos e envolva ativamente as células circundantes, promovendo a cura e a regeneração do tecido sem a necessidade de adições adicionais de produtos químicos.
“Esse projeto começou como uma pergunta preliminar sobre como os hidrogéis baseados em EV poderiam produzir. Os VEs de iogurte nos deram um equipamento prático para ele, mas eles se tornaram mais do que um modelo”, disse a Pesquisa de Pós-Graduação da NSF da Coréia, Artemis Margaronis. “Descobrimos que eles têm potencial regenerativo inato, que abre as portas para materiais terapêuticos novos e acessíveis”.
A nanoescala da Universidade de Columbia instrui o laboratório de imunenenagenering na Universidade de Columbia, onde sua pesquisa se concentra na distribuição e imunização de drogas. Ele é membro do Centro de Câncer Herbert Irving e ajudou na faculdade de engenharia da Columbia, Kam Leong. A pesquisa foi fortalecida ainda mais pela cooperação internacional com pesquisadores da Universidade de Padova, incluindo Ellisa Simeta (Departamento de Engenharia da Indústria) e Catarina Piunti, estudante de pós -graduação. Com a experiência do Laboratório da Coréia em nanomadores e hidrogéis baseados em polímeros, a equipe mostrou o poder da parceria global entre distribuição cruzada no progresso das habilidades da equipe de Padova em fornecimento agrícola.
Usando os VEs obtidos do iogurte, a equipe definiu um local de design para a fabricação de hidrogel que inclui evas como ingredientes estruturais e biológicos. Eles validaram ainda o procedimento usando células e bactérias de mamíferos, provam que a plataforma é modular e consistente com várias fontes vasculares. Ele pode abrir as portas das feridas e abrir as portas de aplicações avançadas em medicamentos regenerativos, onde o tratamento atual é frequentemente baixo na promoção do reparo de tecidos de longo prazo. Ao integrar os evas diretamente à estrutura do hidrogel, os ingredientes permitem a distribuição sustentável de seus sinais de biomóides. Como o hidrogel é injetado, ele pode ser fornecido localmente ao tecido danificado.
Os testes iniciais mostram que os hidrogéis de iogurte EV conduzem fortes atividades angiogênicas dentro de uma semana de biomopais e ratos imunocompatentes, o que prova que os EVs agrícolas não apenas permitem a pesquisa biometerial básica, mas também mantém a terapótica como a próxima geração de biômetro. Em ratos, o material não mostra sinais de reações adversas e, em vez disso, promove a formação de novos vasos sanguíneos, a principal etapa na regeneração do tecido efetivo. A equipe coreana também observa que o tipo de célula anti-inflamatório de hidrogel cria uma resistência única à célula, o que pode contribuir para os processos de reparo de tecidos de monitoramento. A equipe agora está explorando como essa resistência pode ajudar a orientar a regeneração tecidual.
Margaronis diz: “Ser capaz de projetar um material que fecha de perto o ambiente natural do corpo e o processo de cura aumenta um novo mundo de possibilidades para drogas reprodutivas”, disse Margaronis. “Esses momentos nacionais me lembram que o campo de pesquisa da engenharia biomédica está sempre em algo emocionante”.
