Команда ученых из Северо-Западного университета (Northwestern University) представила революционный электроактивный «каркасный» материал, который улучшает регенерацию тканей мочевого пузыря и функциональность органов. Результаты исследования опубликованы в престижном журнале Nature Communications.
Гильермо Амир, научный сотрудник отделения сосудистой хирургии, и Дэниел Хейл Уильямс, научный сотрудник Инженерной школы Маккормика и старший автор исследования, рассказали о значимости новой разработки.
«Этот материал может стать первым примером бесклеточного электропроводящего устройства, способного регенерировать орган», — отметил Амир. «Использование материалов, засеянных клетками, часто усложняет производство и клиническую реализацию. Однако материалы без клеток обычно недостаточно эффективны для успешного применения у пациентов».
Амир добавил, что интеграция электропроводящих компонентов в биоразлагаемый эластомер позволяет создать технологичный материал, соответствующий высоким стандартам.
Исторически тканевая инженерия основывалась на использовании каркасов, засеянных клетками. Этот процесс включает взятие тканевых клеток из биопсии, их выращивание на каркасе и последующую имплантацию.
Регенерация или увеличение тканей мочевого пузыря важны для лечения нейрогенеративных заболеваний и рака.
Предыдущие исследования показали безопасность каркасов на основе цитрата при долгосрочном применении. Однако сохраняется потребность в бесклеточных биоматериалах, которые были бы более надежными и экономически эффективными.
«Включение проводящих полимеров в непроводящие материалы может существенно изменить их механические свойства. Это усложняет их внедрение в динамические системы, такие как мочевой пузырь», — пояснил Амир.
Используя передовую технику пластифицирующей функционализации, исследователи разработали электропроводящий каркасный материал, который лучше поддерживает регенерацию тканей мочевого пузыря, чем существующие методы.
«Он электроактивен и обладает способностью ионной проводимости, которая больше напоминает ту, что есть в нашем организме», — отметил Амир.
Для демонстрации эффективности материала на животных моделях нарушения функции мочевого пузыря команда обнаружила, что каркас восстанавливал регенерацию тканей и функцию мочевого пузыря лучше, чем материал с клетками.
Следующим шагом будет анализ электропроводящего каркаса на долгосрочной модели на животных, чтобы понять влияние его разрушения на функцию.
«Это готовая стратегия, при которой вы можете упаковать устройство, открыть его в хирургическом кабинете и выполнить реконструкцию без проблем, связанных с клетками и их источником», — заявил Амир. «Это может значительно упростить весь процесс».
Ребекка Кит, научный сотрудник Северо-Западного Центра передовой регенеративной инженерии и ведущий автор исследования, выразила воодушевление работой.
«Я считаю, что эта работа демонстрирует истинный потенциал электронных материалов. Способность регенерировать функциональные ткани без дополнительной стимуляции или биологических компонентов означает, что мы приближаемся к разработке решений, которые помогут пациентам, нуждающимся в более совершенных технологиях», — сказала Кит.
Литература:
Rebecca L. Keate et al, Cell-free biodegradable electroactive scaffold for urinary bladder tissue regeneration, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-024-55401-9