ไฮโดรเจลที่ใช้เปปไทด์แสดงให้เห็นถึงความหวังในการซ่อมแซมเนื้อเยื่อและอวัยวะ

ทีมนักวิทยาศาสตร์ที่นำโดยมหาวิทยาลัยออตตาวาได้ผสมผสานความแม่นยำทางชีวการแพทย์กับวิศวกรรมที่ได้รับแรงบันดาลใจจากธรรมชาติ เพื่อสร้างวัสดุคล้ายเจลที่มีศักยภาพมหาศาลในการซ่อมแซมอวัยวะและเนื้อเยื่อที่ได้รับความเสียหายในร่างกายมนุษย์ได้อย่างรวดเร็ว

งานวิจัยล้ำสมัยที่นำโดยรองศาสตราจารย์ ดร. Emilio I. Alarcon คณะแพทยศาสตร์ มหาวิทยาลัยออตตาวา อาจส่งผลต่อชีวิตของผู้คนหลายล้านคนในอนาคตด้วยไฮโดรเจลเปปไทด์ที่สามารถปิดแผลบนผิวหนัง ส่งยารักษาต่อกล้ามเนื้อหัวใจที่ได้รับความเสียหาย และซ่อมแซมกระจกตาที่ได้รับความเสียหาย

“เราใช้เปปไทด์ในการสร้างวิธีการรักษา ทีมได้รับแรงบันดาลใจจากธรรมชาติเพื่อพัฒนาวิธีการรักษาที่เรียบง่ายสำหรับการปิดแผลและซ่อมแซมเนื้อเยื่อ” ดร. อลาร์คอน นักวิทยาศาสตร์และผู้อำนวยการกลุ่ม BioEngineering and Therapeutic Solutions (BEaTS) ที่ University of Ottawa Heart Institute ซึ่งการวิจัยบุกเบิกเน้นไปที่การพัฒนาวัสดุใหม่ที่มีความสามารถในการสร้างเนื้อเยื่อใหม่ กล่าว

เปปไทด์เป็นโมเลกุลที่พบในสิ่งมีชีวิต และไฮโดรเจลเป็นวัสดุที่มีเนื้อสัมผัสเหมือนเจล ซึ่งมีพื้นฐานมาจากน้ำ ซึ่งได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีประโยชน์ในการบำบัดรักษา

แนวทางที่ใช้ในการศึกษานี้ซึ่งตีพิมพ์ใน Advanced Functional Materialsและนำโดยดร. Erik Suuronen และดร. Mark Ruel ถือเป็นแนวทางที่ไม่เหมือนใคร ไฮโดรเจลส่วนใหญ่ที่ศึกษาในสาขาวิศวกรรมเนื้อเยื่อนั้นได้มาจากสัตว์และมีพื้นฐานมาจากโปรตีน แต่ไบโอแมทีเรียลที่สร้างขึ้นโดยทีมร่วมนั้นได้รับการปรับปรุงด้วยเปปไทด์ที่ออกแบบขึ้น ซึ่งทำให้สามารถนำไปประยุกต์ใช้ในทางคลินิกได้มากขึ้น

ดร. รูเอล ศาสตราจารย์จากภาควิชาเวชศาสตร์เซลล์และโมเลกุล คณะแพทยศาสตร์ มหาวิทยาลัยออตตาวา และหัวหน้าภาควิชาศัลยกรรมหัวใจ สถาบันหัวใจ มหาวิทยาลัยออตตาวา เชื่อว่าผลการศึกษาครั้งนี้อาจเป็นการปฏิวัติได้

“แม้จะมีวิวัฒนาการมาหลายพันปี แต่การตอบสนองของมนุษย์ต่อการรักษาบาดแผลยังคงไม่สมบูรณ์แบบ” ดร. Ruel กล่าว “เราพบเห็นรอยแผลเป็นที่ผิดปกติตั้งแต่แผลผ่าตัดที่ผิวหนัง ไปจนถึงบาดแผลที่ตา และการซ่อมแซมหัวใจหลังจากหัวใจวาย ดร. Alarcón, Suuronen และทีมงานที่เหลือของเราได้มุ่งเน้นในปัญหานี้มานานเกือบสองทศวรรษ บทความของดร. Alarcón ใน Advanced Functional Materials นำเสนอแนวทางใหม่ในการทำให้การรักษาบาดแผล การรักษาอวัยวะ และแม้แต่รอยแผลเป็นพื้นฐานหลังการผ่าตัดสามารถจัดการได้ง่ายกว่ามาก จึงเหมาะสมที่สุดสำหรับสุขภาพของมนุษย์”

เปปไทด์สังเคราะห์เพื่อซ่อมแซมเนื้อเยื่ออ่อนทันที วัสดุฟังก์ชันขั้นสูง (2024) DOI: 10.1002/adfm.202402564

อันที่จริงแล้ว กุญแจสำคัญอยู่ที่ความสามารถในการปรับเปลี่ยนไบโอแมทีเรียลเปปไทด์ ไฮโดรเจลของทีมจากมหาวิทยาลัยออตตาวาได้รับการออกแบบมาให้ปรับแต่งได้ ทำให้วัสดุที่ทนทานนี้สามารถปรับให้ใช้กับเนื้อเยื่อได้หลากหลายประเภท โดยพื้นฐานแล้ว สูตรสองส่วนประกอบนี้สามารถปรับแต่งเพื่อเพิ่มความเหนียวแน่นหรือลดส่วนประกอบอื่นๆ ได้ ขึ้นอยู่กับส่วนของร่างกายที่ต้องซ่อมแซม

“เราประหลาดใจมากกับขอบเขตการใช้งานที่วัสดุของเราสามารถทำได้” ดร. อลาร์คอนกล่าว “เทคโนโลยีของเรานำเสนอโซลูชันแบบบูรณาการที่ปรับแต่งได้ตามเนื้อเยื่อเป้าหมาย”

ดร. อลาร์คอน ยังสังเกตว่าการศึกษาเหล่านี้บ่งชี้ว่าผลการบำบัดของไฮโดรเจลเลียนแบบชีวภาพนั้นมีประสิทธิภาพสูง และการใช้ก็ง่ายกว่าและคุ้มต้นทุนมากกว่าวิธีการฟื้นฟูอื่นๆ อย่างมาก

วัสดุเหล่านี้ได้รับการพัฒนาด้วยต้นทุนต่ำและอยู่ในรูปแบบที่ปรับขนาดได้ ซึ่งถือเป็นคุณสมบัติที่สำคัญสำหรับการใช้งานทางชีวการแพทย์ขนาดใหญ่จำนวนมาก ทีมงานยังได้พัฒนาระบบคัดกรองอย่างรวดเร็วซึ่งช่วยลดต้นทุนการพัฒนาและเวลาในการทดสอบได้อย่างมาก

“การลดต้นทุนและเวลาลงอย่างมากนี้ไม่เพียงแต่ทำให้วัสดุของเรามีความคุ้มทุนมากขึ้นเท่านั้น แต่ยังเร่งศักยภาพในการนำไปใช้ทางคลินิกอีกด้วย” ดร. อลาร์คอนกล่าว

ขั้นตอนต่อไปของทีมวิจัยคืออะไร พวกเขาจะทำการทดลองกับสัตว์ขนาดใหญ่เพื่อเตรียมพร้อมสำหรับการทดลองกับมนุษย์ จนถึงขณะนี้ ได้ทำการทดลองกับหัวใจและผิวหนังในสัตว์ฟันแทะแล้ว และได้ทำการทดลองกับกระจกตาแบบ ex vivo แล้ว