从角膜到心脏:革命性的果冻状材料有望修复人体器官

渥太华大学的研究人员创造了一种可定制且成本效益高的水凝胶，可以显著改善各种组织和器官的愈合过程，并计划进一步进行临床应用测试。

　　

由渥太华大学的Emilio I. Alarcón博士领导的开创性研究有可能通过开发肽基水凝胶来影响数百万人的生命。这些创新的材料被设计用来闭合皮肤伤口，给受损的心脏组织施用治疗药物，修复和重塑受伤的角膜。

一个由渥太华大学领导的科学家团队将生物医学技巧和自然工程学结合起来，创造了一种果冻状的材料，这种材料显示出对人体大量受损器官和组织进行现场修复的巨大潜力。

由渥太华大学医学院副教授Emilio I. Alarcón博士共同领导的尖端研究最终可能会影响数百万人的生命，这种基于肽的水凝胶将关闭皮肤伤口，为受损的心肌提供治疗，以及重塑和治愈受伤的角膜。

渥太华大学副教授Emilio I. Alarcón博士，渥太华大学心脏研究所生物工程和治疗解决方案(BEaTS)小组的科学家和主任，其创新研究工作侧重于开发具有组织再生能力的新材料。来源:渥太华大学

“我们正在使用多肽来制造治疗溶液。该团队正在从大自然中汲取灵感，开发伤口闭合和组织修复的简单解决方案，”Alarcón博士说，他是渥太华大学心脏研究所生物工程和治疗解决方案(BEaTS)小组的科学家和主任，该小组的创新研究工作重点是开发具有组织再生能力的新材料。

多肽是生物体中的分子，水凝胶是一种具有凝胶状结构的水基材料，已被证明在治疗中很有用。

研究中使用的方法是独一无二的，该方法刚刚发表在《Advanced Functional Materials》杂志上，由Erik Suuronen博士和Marc Ruel博士共同领导。在组织工程中探索的大多数水凝胶是动物来源的和基于蛋白质的材料，但合作团队创造的生物材料是由工程肽增压的。这使得它更具有临床可翻译性。

对医疗的潜在影响

Ruel博士是渥太华大学医学院细胞和分子医学系的全职教授，也是渥太华大学心脏研究所心脏外科的特聘研究主席，他说这项研究的见解可能会改变游戏规则。

“尽管经过了几千年的进化，人类对伤口愈合的反应仍然不完美，”Ruel博士说。“我们看到各种各样的不适应疤痕，从皮肤切口到眼睛受伤，再到心肌梗死后的心脏修复。Drs。Alarcón, Suuronen和我们团队的其他成员已经关注这个问题近20年了。

Alarcón博士发表在《Advanced Functional Materials》杂志上的这篇文章揭示了一种新颖的方法，可以使伤口愈合、器官愈合，甚至是手术后的基本疤痕，在治疗上更容易调节，因此，对人类健康来说是最佳的。

事实上，调节肽基生物材料的能力是关键。渥太华大学领导的团队的水凝胶设计为可定制的，使耐用的材料适用于各种组织。从本质上讲，这个双组分配方可以根据身体需要修复的部位来调整，以增加粘连性或降低其他成分。

Alarcón博士说:“事实上，我们对我们的材料可以实现的应用范围感到非常惊讶。我们的技术提供了一种集成的解决方案，可以根据目标组织进行定制。”

Alarcón博士说，这项研究的数据不仅表明仿生水凝胶的治疗作用非常有效，而且它的应用比其他再生方法简单得多，成本效益也高。

这些材料以低成本和可扩展的方式设计，这对于任何主要的生物医学应用来说都是非常重要的品质。该团队还设计了一个快速筛选系统，使他们能够大幅削减设计成本和测试时间。

Alarcón博士说:“成本和时间的显著降低不仅使我们的材料更具经济可行性，而且加速了其临床应用的潜力。”

人才丰富的研究团队下一步要做什么?他们将进行大型动物试验，为人体试验做准备。到目前为止，心脏和皮肤试验是在啮齿动物身上进行的，角膜试验是在离体动物身上进行的。

参考:“Multipurpose On-the-Spot Peptide-Based Hydrogels for Skin, Cornea, and Heart Repair” by Alex Ross, Xixi Guo, German A. Mercado Salazar, Sergio David Garcia Schejtman, Jinane El-Hage, Maxime Comtois-Bona, Aidan Macadam, Irene Guzman-Soto, Hiroki Takaya, Kevin Hu, Bryan Liu, Ryan Tu, Bilal Siddiqi, Erica Anderson, Marcelo Muñoz, Patricio Briones-Rebolledo, Tianqin Ning, May Griffith, Benjamin Rotsein, Horacio Poblete, Jianyu Li, Marc Ruel, Erik J. Suuronen and Emilio I. Alarcon, 23 April 2024, Advanced Functional Materials.