Ungefär en fjärdedel av personer med diabetes utvecklar smärtsamma fotsår, som är långsamma att läka på grund av lågt syre i såret från nedsatta blodkärl och ökad inflammation. Dessa sår kan bli kroniska, vilket leder till dålig livskvalitet och potentiell amputation.
Jianjun Guan, professor i maskinteknik och materialvetenskap vid McKelvey School of Engineering vid Washington University i St. Louis, har utvecklat en hydrogel som levererar syre till ett sår, vilket minskar inflammation, hjälper till att renovera vävnad och påskyndar läkning. Resultat av arbetet, som fanns i en musmodell, publiceras den 28 augusti i Science Advances. Ya Guan, doktorand och Hong Niu, postdoktor i forskningen, båda i Guans laboratorium, är första författare.
”Syret har två roller: en, för att förbättra hudcellens överlevnad under det låga syreförhållandet hos diabetessåret; och två, syre kan stimulera hudcellerna att producera tillväxtfaktorer som är nödvändiga för sårreparation,” sade Guan.
Vävnader i kroppen kräver syre för att överleva och behöver ännu mer när vävnad skadas. Även om det finns flera befintliga behandlingar för kroniska sår hos personer med diabetes, är den vanligaste behandlingen dussintals sessioner i en hyperbar syrekammare, men dess effektivitet är inkonsekvent och inkluderar risken för syreförgiftning.
Guans hydrogel levererar syre till såret med hjälp av mikrosfärer som gradvis frigör syre för att interagera med cellerna genom ett enzym på deras yta som omvandlar det som finns inuti mikrosfären till syre. Syret levereras till såret under ungefär en tvåveckorsperiod, och inflammation och svullnad minskar, vilket föranleder läkning.
Hos mössen hade sår som behandlats med hydrogel innehållande de syrefrisättande mikrosfärerna en större förslutningshastighet än sår som endast behandlats med gelén eller de utan behandling. Vid dag 16 hade såren som behandlats med hydrogel reducerats till 10,7%. De som behandlades med gelén reducerades till 30,4%, och de utan behandling hade reducerats till 52,2%.
Dessutom hade de sår som behandlades med hydrogel innehållande de syrefrisättande mikrosfärerna den tjockaste epidermis på dag 8, men de tunnaste vid dag 16, vilket indikerar att såret läkte och inflammation minskades.
Under de senaste 14 åren har Guan utvecklat denna typ av gel, som har nästan 70 olika funktioner och kemiska strukturer.
”Gelen är en vätska innan vi lägger den i hudvävnaden, så det är lätt att blanda i mikrosfärerna”, sa han. ”När vi väl har lagt blandningen av gelén och mikrosfärerna i såret blir det ett fast ämne eftersom det är temperaturkänsligt-vid lägre temperaturer är det en vätska och vid kroppstemperatur är det ett fast ämne.”
En risk att leverera syre till sår är att leverera för mycket, vilket skapar reaktiva syrearter (ROS), som kan skada eller döda celler vid förhöjda nivåer. Guans hydrogel kan söka efter ROS -innehåll och förstöra det, vilket eliminerar alla risker.
Därefter planerar Guans team att använda hydrogel i en stor djurmodell med förväntan på framtida kliniska prövningar på människor.
”Detta representerar ett nytt terapeutiskt tillvägagångssätt för att påskynda läkning av kroniska diabetiska sår utan droger”, säger Guan. ”Det har också potential att behandla andra sjukdomar där syre är lågt, såsom perifer artärsjukdom och kranskärlssjukdom.”
Guan Y, Niu H, Liu Z, Dang Y, Shen J, Zayed M, Ma L, Guan J. Hållbar syresättning accelererar diabetisk sårläkning genom att främja epitelisering och angiogenes och minska inflammation. Science Advances, 27 augusti, 2021 doi: 10.1126/sciadv.abj0153
Finansiering för denna forskning gavs av National Institutes of Health (R01 HL138175, R01HL138353, R01EB022018, R01AG056919, R01AR077616, R01AR075860, R21AR077226) och National Science Foundation (1922857).
Berättelsekälla:
Material från Washington University i St. Louis. Original skrivet av Beth Miller. Obs! Innehållet kan redigeras för stil och längd.
Journalreferens:
1. Ya Guan, Hong Niu, Zhongting Liu, Yu Dang, Jie Shen, Mohamed Zayed, Liang Ma, Jianjun Guan. Hållbar syresättning påskyndar diabetisk sårläkning genom att främja epitelisering och angiogenes och minska inflammation. Science Advances, 2021; 7 (35): eabj0153 DOI: 10.1126/sciadv.abj0153
kollasockret.wordpress.com 