Ученые превращают молочный продукт в гель для восстановления тканей

Ученые из Инженерной школы Колумбийского университета создали платформу для разработки биоактивных инъекционных гидрогелей, основанных на внеклеточных везикулах (ВВ), с перспективным применением в тканевой инженерии и регенеративной медицине. В статье, опубликованной в журнале Matter, исследователи представили инъекционный гидрогель, использующий ВВ, полученные из молока, для преодоления давних проблем, связанных с созданием биоматериалов для восстановления тканей. ВВ – это микроскопические частицы, которые естественным образом выделяются клетками и содержат множество биологических молекул, включая белки и генетический материал. Благодаря этому они способны обеспечивать сложную межклеточную коммуникацию, которую трудно воссоздать с помощью синтетических веществ.

Команда разработала гидрогелевую систему, в которой внеклеточные везикулы выполняют сразу две функции: они не только выступают в роли биоактивной "начинки", но и играют ключевую роль в формировании структуры, связывая между собой биосовместимые полимеры для создания инъекционного материала. Применяя нестандартный подход, исследователи использовали ВВ, полученные из молока, что позволило им преодолеть проблему низкой урожайности, ранее ограничивавшую создание подобных биоматериалов. Благодаря этому решению полученный гидрогель не только напоминал по механическим свойствам живую ткань, но и активно взаимодействовал с клетками, стимулируя их к заживлению и восстановлению, без необходимости добавления каких-либо химических компонентов.

Используя внеклеточные везикулы, группа определила подход к созданию гидрогелей, в которых ВВ играют как структурную, так и биологическую роль. Ученые также продемонстрировали универсальность своей технологии, применив ВВ, выделенные из клеток млекопитающих и бактерий, тем самым подтвердив гибкость платформы и ее совместимость с различными источниками везикул. Это открывает перспективы для разработки новых решений в области лечения ран и восстановления тканей, где традиционные методы часто оказываются недостаточно эффективными.

Первые испытания показали, что гидрогели с внеклеточными везикулами являются биосовместимыми и обладают выраженным ангиогенным эффектом – в течение недели после введения у иммунокомпетентных мышей наблюдалось активное формирование новых кровеносных сосудов. Это говорит о том, что аграрные ВВ могут быть не только полезным инструментом для базовых исследований биоматериалов, но и перспективным терапевтическим решением в рамках передовых биотехнологий. У подопытных животных не возникло никаких побочных реакций на материал, а наоборот – он способствовал сосудистому росту, что критически важно для восстановления поврежденных тканей.