هیدروژلی جدید برای درمان زخم‌های دیابتی ابداع شد

به گزارش ایسنا به نقل از ادونسد ساینس نیوز، دانشمندان در حال توسعه راه حلی برای کمک به درمان زخم های مزمن هستند که به دلیل بروز اختلال در فرآیندهای بهبود، به قوت خود باقی می مانند.

«ژنگ لی» (Zheng Li) پژوهشگر «دانشگاه پکن» (PKU) گفت: ترمیم زخم دیابتی به دلیل تعادل ظریف تنظیم ایمنی به واسطه یک مکانیسم نامشخص، یک کار چالش برانگیز به شمار می رود. بنابراین، رمزگشایی امضاهای چندسلولی زیربنای ترمیم زخم دیابتی و جستجوی راهبردهای درمانی بسیار مهم است.

هیدروژل ها مواد ژله مانندی هستند که مقادیر زیادی مایع را در خود نگه می دارند. بدین ترتیب، آن ها مرطوب و انعطاف پذیر می مانند و برای مراقبت از زخم عالی هستند. همچنین، هیدروژل ها میتوانند مایعات ترشح شده را جذب کنند و با پوشاندن کامل زخم ها، جلوی ورود باکتری های مضر را بگیرند.

هیدروژل های زویتریونیک، یک گام فراتر می گذارند. آن ها از موادی ساخته شده اند که هم بار مثبت و هم بار منفی دارند. بارهای دوگانه هیدروژل های زویتریونیک به آنها امکان می دهد تا مولکول های دارای بار مثبت و منفی را جذب کنند. مطالعات تجربی گذشته نشان داده اند که این هیدروژل ها در بهبود زخم های دیابتی مؤثر هستند، ولی نحوه عملکرد آنها را مشخص نکرده اند.

سلول های ایمنی و بهبود زخم دیابتی

لی و همکارانش «یونگشنگ ژو» (Yongsheng Zhou) از دانشگاه پکن و «شیونگ پو» (Xiong Pu) از «مرکز ملی علوم و فناوری نانو» (NCNST) برای کشف مکانیسم موردنظر، واکنش ایمنی را در سطح سلولی بررسی کردند.

برای این که زخم ها به خوبی بهبود پیدا کنند، واکنش ایمنی باید دقیقا تنظیم شود. انواع گوناگونی از سلول های ایمنی باید فراخوانده شوند تا وظایف خود را انجام دهند و سپس پس از اتمام کار خود، حذف و جایگزین شوند. به عنوان مثال ، سلول های ایمنی در مرحله التهاب، سلول های مرده را حذف می کنند و باکتری ها را از بین می برند، اما اگر این مرحله بیش از حد طول بکشد، به بافت سالم آسیب می رساند و رشد سلول های جدید را کند می کند.

در دیابت، مرحله التهاب خیلی دیر شروع می شود و مدت خیلی طولانی باقی می ماند. زخم هایی که بهبود آنها مدت زیادی طول میکشد، میتوانند عفونی شوند و عوارض دیگری را ایجاد کنند. بنابراین، درمان های بهتری مورد نیاز است.

پژوهشگران با اعمال این هیدروژل ها روی زخم موش های دیابتی دریافتند که زخم ها سریعتر و با التهاب کمتر بهبود می یابند. آنها برای پی بردن به دلیل این امر، از توالی یابی آران ای تک سلولی برای خواندن مواد ژنتیکی در سلول های منفرد استفاده کردند.

این روش به پژوهشگران کمک می کند تا سلول های ایمنی منفرد را شناسایی کنند و بفهمند کدام ژن ها فعال شده اند. این کار به آنها تصویر واضحی را از نحوه واکنش سیستم ایمنی ارائه می دهد. پژوهشگران دریافتند که هیدروژل های زویتریونیک، سلول های ایمنی خاصی را به نام ماکروفاژهای+ Ccl3 تقویت می کنند و به سرکوب نوتروفیل های+ S100a9 می پردازند.

نوتروفیل ها از اولین سلول های ایمنی هستند که به زخم جذب می شوند. آنها به حذف باکتری ها و ایجاد التهاب کمک می کنند. زمانی که کار آنها تمام شود، باید برداشته شوند تا التهاب کاهش یابد.

ماکروفاژها فرآیند ترمیم پوست را هماهنگ می کنند، نوتروفیل ها را از بافت سالم دور نگه می دارند و به حذف نوتروفیل ها در پایان کار می پردازند. هیدروژل با تقویت ماکروفاژها و سرکوب نوتروفیل ها، محیط ایمنی را متعادل می سازد، التهاب را کاهش می دهد و به رشد بافت جدید کمک می کند.

هیدروژل در آزمایش ها یک مزیت دیگر را نیز نشان داد. این مزیت، تولید بیش از حد یک مؤلفه ترمیم کننده زخم به نام «تله های خارج سلولی نوتروفیل» (NETs) بود.

تله های خارج سلولی نوتروفیل، شبکه هایی از الیاف هستند و با پروتئین هایی پوشانده شده اند که باکتری ها را از بین می برند. در زخم های سالم، تنها تعداد کمی از تله های خارج سلولی نوتروفیل ایجاد می شوند که پاتوژن ها را حذف می کنند، اما به بافت های سالم آسیب نمی رسانند. در زخم های دیابتی، تعداد زيادي از تله های خارج سلولی نوتروفیل تشکیل می شوند که التهاب بیش از حد و آسیب دیدن بافت را به همراه دارند.

پژوهشگران از یک نوع میکروسکوپ با وضوح بسیار بالا به نام« میکروسکوپ الکترونی روبشی» برای شمارش تله های خارج سلولی نوتروفیل استفاده کردند. آن ها دریافتند که زخم های درمان شده با هیدروژل زویتریونیک به میزان قابل توجهی تعداد کمتری را از تله های خارج سلولی نوتروفیل نشان می دهد و عقیده دارند که این با افزایش بهبودی مرتبط است. هنوز مشخص نیست که چرا هیدروژل، تشکیل تله های خارج سلولی نوتروفیل را سرکوب کرد؛ فقط مشخص شد که اثر سودمندی داشته است.

یافته های این گروه پژوهشی هم مسیر بالقوه ای را برای توسعه درمان های جدید نشان می‌دهند و هم به آشکار کردن چگونگی بروز اختلال در درمان دیابت کمک می کنند. بررسی اینکه چگونه هیدروژل های زویتریونیک می توانند واکنش ایمنی را تقویت کنند، ممکن است در یافتن راه هایی برای بهبود زخم های دیابتی مؤثر باشد.

لی گفت:ما هیدروژل های زویتریونی بیشتری را با اجزای ساده تر و اثرات بهتر برای ترمیم بافت بررسی می کنیم و به دنبال کاربردهای بالینی آن ها هستیم.

این پژوهش در مجله «Advanced Materials» به چاپ رسید.