Una ilustración muestra la eficacia de una selección de hidrogeles peptídicos de diseño personalizado para controlar la inflamación. Los geles desarrollados en la Universidad de Rice sirven como andamios para tejido nuevo y son prometedores para tratar heridas y cáncer y para administrar medicamentos. Los hidrogeles están diseñados para disolverse en el cuerpo a medida que son reemplazados por naturales, tejido funcional. Crédito:Tania Lopez-Silva / Rice University
Hidrogeles para curar, sintetizado a partir de las moléculas por bioingenieros de la Universidad de Rice, están unos pasos más cerca de la clínica.
Los investigadores de Rice y los colaboradores del Texas Heart Institute (THI) han establecido un conjunto de referencia de hidrogeles inyectables que prometen ayudar a curar las heridas. entregar medicamentos y tratar el cáncer. Críticamente, han analizado cómo los hidrogeles químicamente distintos provocan la respuesta inflamatoria del cuerpo, o no.
Los hidrogeles desarrollados en Rice están diseñados para ser inyectables y crear una imitación de andamios celulares en una ubicación deseada. Sirven como marcadores de posición mientras el cuerpo alimenta naturalmente nuevos vasos sanguíneos y células al andamio. que se degrada con el tiempo para dejar el tejido natural en su lugar. Los hidrogeles también pueden llevar indicaciones químicas o biológicas que determinan la estructura del andamio o la afinidad con el tejido circundante.
El estudio dirigido por el químico y bioingeniero Jeffrey Hartgerink y la estudiante graduada Tania Lopez-Silva en Rice y Darren Woodside, vicepresidente de investigación y director del núcleo de citometría de flujo e imágenes en THI, demuestra que debería ser posible ajustar los hidrogeles de péptidos multidominio para producir una respuesta inflamatoria adecuada para lo que están tratando.
La investigación aparece en Biomateriales .
"Hemos estado trabajando en hidrogeles basados en péptidos durante varios años y hemos producido alrededor de 100 tipos diferentes, "Hartgerink dijo." En este documento, queríamos retroceder un poco y comprender algunas de las formas fundamentales en las que modifican los entornos biológicos ".
Los investigadores querían saber específicamente cómo los hidrogeles sintéticos influyen en la respuesta inflamatoria del medio ambiente. El estudio de dos años ofreció la primera oportunidad de probar una variedad de hidrogeles biocompatibles para los niveles de respuesta inflamatoria que desencadenan.
"Generalmente, pensamos que la inflamación es mala, ", Dijo Hartgerink." Eso se debe a que la inflamación a veces se asocia con el dolor, ya nadie le gusta el dolor. Pero la respuesta inflamatoria también es extremadamente importante para la cicatrización de heridas y para eliminar la infección.
Investigadores de la Rice University y los institutos del corazón de Texas probaron una muestra de sintéticos, hidrogeles biocompatibles para ver cómo su ajuste influye en la respuesta inflamatoria del cuerpo. Los hidrogeles se están desarrollando para ayudar a curar heridas, entregar medicamentos y tratar el cáncer. Crédito:Universidad Rice / Instituto del Corazón de Texas
"No queremos una inflamación cero; queremos una inflamación adecuada, ", dijo." Si queremos curar heridas, la inflamación es buena porque inicia el proceso de reconstrucción de la vasculatura. Recluta todo tipo de células que se regeneran en ese sitio ".
Los laboratorios probaron cuatro tipos básicos de hidrogel, dos con carga positiva y dos negativos, para ver qué tipo de inflamación desencadenarían. Descubrieron que los hidrogeles cargados positivamente desencadenan una respuesta inflamatoria mucho más fuerte que los cargados negativamente.
"Entre los materiales positivos, dependiendo de la química que genere esa carga, podemos generar una respuesta inflamatoria fuerte o moderada, ", Dijo Hartgerink." Si va a curar heridas, realmente quieres una respuesta moderada, y lo vimos en uno de los cuatro materiales.
"Pero si desea someterse a un tratamiento contra el cáncer, la respuesta inflamatoria más alta podría ser más efectiva, ", dijo." Para algo como la administración de medicamentos, donde la inflamación no es útil, uno de los materiales con carga negativa podría ser mejor.
"Básicamente, estamos sentando las bases para comprender cómo desarrollar materiales en torno a las respuestas inflamatorias que provocan estos materiales. Eso nos dará nuestras mejores posibilidades de éxito ".
El equipo de THI ayudó a analizar la respuesta celular a los hidrogeles mediante citometría de flujo multidimensional.
"Los resultados de este trabajo sientan las bases para adaptar específicamente la administración de un producto terapéutico mediante un vehículo de administración que sea funcionalmente relevante y predecible, ", Dijo Woodside." Aparte de la entrega de medicamentos, estos hidrogeles también son compatibles con una variedad de tipos de células.
"Uno de los problemas con las terapias con células madre en la actualidad es que las células transferidas de forma adoptiva no necesariamente permanecen en grandes cantidades en el lugar de la inyección, ", dijo." Mezclar estos relativamente inertes, los hidrogeles cargados negativamente con células madre antes de la inyección pueden superar esta limitación ".
Hartgerink dijo que el trabajo es fundamental, en lugar de orientarse a una aplicación específica, pero es importante para el objetivo a largo plazo de llevar hidrogeles sintéticos a la clínica. "Hemos estado especulando sobre muchas de las cosas que creemos que son buenas y verdaderas sobre este material, y ahora tenemos una comprensión más sólida de los mecanismos de por qué son, De hecho, cierto, ", Dijo Hartgerink.
