修復的傷口,綠色部分為毛囊

科學家們發展了一種在免疫系統的幫助下,能夠快速治癒動物傷口,並同時使傷疤最小化的新式水凝膠。此水凝膠能夠以使我們身體的傷口復原能力升級的方式運作。

新治療用材料

微孔退火粒子(microporous annealed particle,MAP)凝膠之前已經顯示出希望,能夠作為一種設計用來支持組織生長以及加速傷口治癒的結構。而現在,MAP 凝膠也被改善為用來觸發一種特定的免疫反應。目前為止,研究只有觀察到在老鼠身上的傷口癒合,但是這種水凝膠也可能具有潛力幫助具有燙傷、割傷、糖尿病潰瘍及其他會留下破損、傷疤皮膚的各種傷口的病人。

美國杜克大學(Duke University)的生醫工程師塔琪雅娜·塞古拉教授(Tatiana Segura)說:「這個研究顯示出,活化免疫系統可以被用來將傷口癒合的平衡從組織破壞與傷疤形成調整為組織修復與皮膚再生。」

改良原材料

傷疤組織是由身體所形成,用以作為對傷口的快速反應。它能夠減少疼痛,並限制感染的機會。但是,重新長出的皮膚並不完整,缺少汗腺及毛囊,且也更容易受到之後的傷害影響。

之前,研究團隊已經使用 MAP 凝膠作為組織細胞的方式來更快速地修復傷口,而現在該團隊藉由翻轉凝膠中一種特定化學交聯劑的肽結構,試著將此生物支架放置更長的時間,如此一來身體不會將凝膠視為熟悉的物質,且理論上使其更難以被分解。

美國維吉尼亞大學(University of Virginia)的生醫工程師唐·格里芬教授(Don Griffin)說:「過去我們看到當傷口開始要癒合時,MAP 凝膠開始失去孔隙,這限制了組織如何通過此結構生長。我們假設,若是將 MAP 支架的降解速率慢下來,則能夠避免孔隙闔上,並且能夠在組織生長時提供額外的支助,能夠改受組織的品質。」

然而,在老鼠的實驗中,研究團隊藉由讓凝膠支架變得更異於身體來延長其生命期的努力產生了相反的效果:當傷口癒合時,凝膠幾乎完全從傷口處消失。

新反應機制

肽結構的翻轉確實觸發了一種不同的免疫反應,但是是來自更專業的後天免疫系統,其使用了不同種類的細胞以及更多的再生反應來完成其修復作業。在這個案例中被觸發的抗體及巨噬細胞(macrophage cell)能更加地移除水凝膠的蹤跡,並且以更像原本皮膚的方式(包括毛囊)修復皮膚。

當然,這個過程仍然需要針對人體來調整,但是我們與其他哺乳動物共享了很多修復機制,而科學家們也希望改良過的水凝膠版本最終能夠被用來更快速且自然地復原傷口,或許甚至可以貢獻於疫苗的發展。

塞古拉教授說:「我很期待設計能夠直接與免疫系統互動來支持組織再生的材料的可能性。這對我們而言是一個嶄新的方法。」

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參考資料:

  1. Nield, D., (2020, November 13). New Hydrogel Wound Treatment Activates Immune System to Reduce Scars. ScienceAlert
  2. Griffin, D. R. et al., (2020, November 9). Activating an adaptive immune response from a hydrogel scaffold imparts regenerative wound healing. Nature Materials. doi.org/10.1038/s41563-020-00844-w
  3. Griffin, D. R. et al., (2020, November 9). Accelerated wound healing by injectable microporous gel scaffolds assembled from annealed building blocks. Nature Materials. doi.org/10.1038/nmat4294
  4. 圖片來源:https://www.sciencealert.com/a-new-healing-hydrogel-promises-to-cut-down-on-skin-scarring(圖:Duke University)
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