Инъекционная губка для доставки лекарств, клеток и каркаса

Биоинженеры из Гарварда разработали губку на основе геля, которой можно придать любую форму, наполнить лекарствами или стволовыми клетками, сжать до доли от исходного размера и ввести с помощью инъекции. Попав в организм, она возвращается к исходной форме и постепенно высвобождает содержимое, после чего безопасно разлагается.

Биосовместимая технология, описанная на этой неделе в Proceedings of the National Academy of Sciences, представляет собой готовый набор для заживления, применимый в ряде малоинвазивных терапевтических областей, включая регенеративную медицину.

«Мы создали трёхмерную структуру, которую можно использовать для воздействия на клетки окружающей ткани и, возможно, стимулирования образования ткани», — объясняет руководитель исследования Дэвид Дж. Муни, профессор биоинженерии в Гарвардской школе инженерии и прикладных наук (SEAS).

Принцип работы и преимущества

Губка состоит в основном из альгината (желе на основе водорослей) и содержит сеть крупных пор, позволяющую жидкостям и крупным молекулам легко через неё протекать. Исследователи показали, что живые клетки можно прикрепить к стенкам этой сети и доставить вместе с губкой через иглу малого диаметра. Губка также может удерживать крупные и мелкие белки и лекарства в самой альгинатной матрице, которые постепенно высвобождаются по мере её биодеградации в организме.

В отличие от обычных каркасов, требующих хирургической имплантации, или инъекционных гелей, которые просто заполняют доступное пространство без внутренней структуры, эта губка сохраняет заранее заданную форму.

Технология изготовления

Губчатый гель создаётся с помощью процесса заморозки — криогелеобразования. При замерзании воды в альгинатном растворе образуются кристаллы чистого льда, что делает окружающий гель более концентрированным. После таяния льда остаётся сеть пор. Тщательная калибровка смеси и времени заморозки позволила получить чрезвычайно прочный и сжимаемый гель, в отличие от хрупких обычных альгинатных гелей.

Потенциальные применения

Разработка заполняет пробел в биомедицинской инженерии. Она может быть полезна для клеточной терапии, тканевой инженерии, дермальных филлеров в косметологии, доставки лекарств и иммунотерапии на основе каркасов. Способность материала восстанавливать заданную форму после инъекции важна, например, для тканевых заплат определённого размера и формы.

Следующий шаг — оптимизация скорости деградации каркаса, чтобы она совпадала со скоростью роста новой ткани. Офис технологического развития Гарварда подал заявки на патенты и занимается вопросами лицензирования и коммерциализации изобретения.