Поверхностное напряжение биомедицинских силиконов стимулирует клеточный ответ

Силиконы широко используются в медицине для смазки шприцев, инкапсуляции медицинских устройств и создания хирургических имплантатов. Хотя материал обычно считается относительно инертным для клеток, он может вызывать различные воспалительные реакции и другие негативные эффекты, но механизмы этой биоактивности оставались неясными. В новом исследовании Чжу Чэн и команда из Корнеллского и Стэнфордского университетов (США) показали, что силиконовые жидкости и гели обладают высоким поверхностным напряжением, которое сильно сопротивляется деформации при клеточных воздействиях.

Ключевые выводы:

  • Биомедицинские силиконы (например, из смазки шприцев или одобренных FDA имплантатов груди) легко адсорбируют матричные белки (например, фибронектин), активируя канонические пути механочувствительности через свое поверхностное напряжение.
  • Клетки молочного эпителия (MECs) хорошо распластывались даже на мягких силиконовых гелях, что противоречит ожиданиям для податливых субстратов. Это сопровождалось активацией путей механической сигнализации, включая фосфорилированную киназу фокальных адгезий (FAKpY397) и ядерную транслокацию Yes-ассоциированного белка (YAP).
  • Блокировка FAK-сигналинга фармакологически подавляла транслокацию YAP в ядро, подтверждая роль этого пути.
  • Поверхностное напряжение (измеренное с помощью конфокальной микроскопии и индентирования стальными шариками) было идентифицировано как первичный стимулирующий фактор для жидких силиконов и высокоподатливых гелей.
  • В 3D-моделях мононуклеарные клетки периферической крови (PBMCs) на границе раздела силиконового масла полидиметилсилоксана (PDMS) и коллагенового геля сливались, образуя гигантские многоядерные клеточные массы, рекапитулирующие образование гранулем при реакции на инородное тело.

Значение и перспективы:

Исследование показывает, что поверхностное напряжение силиконов является мощным механостимулятором, который следует учитывать при разработке биомедицинских материалов. Хотя силиконы считаются инертными, их способность адсорбировать белки и создавать механический сигнал может лежать в основе неожиданной биоактивности. Полученные данные открывают путь для изучения роли этого механического стимулирования в развитии патологий, связанных с имплантатами, таких как воспаление, образование гранулем и редкие заболевания, включая BIA-ALCL (анапластическую крупноклеточную лимфому, ассоциированную с грудными имплантатами).