Für Menschen, die einen Herzinfarkt überleben, den Tagen unmittelbar nach der Veranstaltung sind entscheidend für Ihre Langlebigkeit und langfristige Heilung des Herzens Gewebe. Jetzt Forscher an der Northwestern University und University of California, San Diego (UC San Diego) haben eine minimal-invasive Plattform zu liefern, die ein nanomaterial ist, schaltet der Körper die entzündliche Reaktion in ein signal um zu heilen und nicht als Mittel der Narbenbildung nach einem Herzinfarkt.
Tissue-engineering-Strategien zu ersetzen oder zu ergänzen, die extrazelluläre matrix beeinträchtigt, nach einem Herzinfarkt sind nicht neu, aber die meisten vielversprechenden Hydrogele nicht geliefert werden kann, um das Herz mit minimal-invasiven Katheter geliefert werden, weil Sie verstopfen das Rohr. Die Northwestern-UC San Diego team zeigte eine neue Art und Weise zu liefern bioactivated, biologisch abbaubar, regenerative Substanz durch eine nicht-invasive Katheter, ohne zu verstopfen.
Die Forschung, die durchgeführt wurde in vivo in einem Rattenmodell, wurde kürzlich in der Fachzeitschrift „Nature Communications“. Northwestern ist Nathan C. Gianneschi und UC San Diego Karen Christman sind co-principal investigators.
„Diese Forschung zentriert auf den Aufbau einer dynamischen Plattform, und das schöne ist, dass diese Lieferung system kann nun geändert werden, um verschiedene Chemische oder Therapeutika,“ Gianneschi sagte.
Gianneschi ist das Jacob-und-Rosaline Cohn Professor in der Abteilung von Chemie im Weinberg-College von Künsten und von Wissenschaften und in den Abteilungen der Materialwissenschaft und Technik und biomedizinische Technik in der McCormick School of Engineering.
Wenn eine person einen Herzinfarkt hat, der extrazellulären matrix abgestreift ist und Narbengewebe bildet an seinem Platz, die Verringerung der Herz-Funktionalität. Weil dieses, die meisten Herzinfarkt-überlebende haben ein gewisses Maß an Herzkrankheiten, die führende Ursache des Todes in Amerika.
„Wir versuchten, zu erstellen, die einen Peptid-basierten Ansatz, da die verbindungen bilden Nanofasern, die das Aussehen und mechanisch wirken sehr ähnlich nativen extrazellulären matrix. Die verbindungen sind auch biologisch abbaubar und biokompatibel,“ sagte ersten Autor Andrea Carlini. Sie ist jetzt ein postdoctoral fellow im Labor von John Rogers, im Nordwesten der Abteilung für Materialwissenschaft und engineering.
„Die meisten präklinische Strategien stützten sich auf direkte Injektionen in das Herz, aber weil dies nicht eine praktikable option für Menschen, wollten wir entwickeln eine Plattform, die abgegeben werden konnten, über intrakoronare oder transendocardial Katheter“, sagte Carlini, der war ein student in Gianneschi Labor, in dem die Studie durchgeführt wurde.
Peptide sind kurze Ketten von Aminosäuren wesentlich für die Heilung. Der team-Ansatz stützt sich auf einen Katheter zu liefern self-assembling Peptide — und schließlich ein therapeutisches — Herzen nach einem Myokardinfarkt oder Herzinfarkt.
„Was wir geschaffen haben ist eine targeting-und-Antwort-Typ-material“, sagte Gianneschi, stellvertretender Direktor von Northwestern Internationalen Instituts für Nanotechnologie und ein Mitglied der Simpson Querrey-Institut.
„Wir injizieren ein self-assembling Peptid-Lösung, sucht sich ein Ziel-das Herz der beschädigten extrazellulären matrix-und die Lösung wird dann aktiviert, indem die entzündliche Umwelt und Gele“, sagte er. „Der Schlüssel ist, um das material erstellen Sie eine self-assembling-framework, das ahmt die Natürliche Matrix, hält Zellen und Gewebe zusammen.“
Das team der präklinischen Forschung wurde in Ratten und segmentiert sich in zwei proof-of-concept-tests. Die ersten test festgestellt, dass das material eingespeist werden, durch einen Katheter, ohne zu verstopfen und ohne Interaktion mit menschlichem Blut. Der zweite bestimmt, ob die self-assembling Peptide könnte, Ihren Weg zu finden, um die beschädigte Gewebe, unter Umgehung gesunden Herzgewebe. Forscher erstellt und an einen fluoreszierenden Marker, um die self-assembling Peptide und dann fotografierten das Herz, zu sehen, wo die Peptide schließlich beigelegt.
„In früheren arbeiten mit reaktiven Nanopartikel produziert, gesprenkelte Fluoreszenz in der Herzinfarkt-region, aber in diesem Fall waren wir in der Lage, um zu sehen, große zusammenhängende hydrogel Baugruppen im gesamten Gewebe,“ sagte Carlini.
Forscher wissen jetzt, dass, wenn Sie entfernen die Fluoreszenz-tag, und ersetzen Sie es mit einer Therapie, die self-assembling Peptide zu finden, um den betroffenen Bereich des Herzens. Eine Hürde ist, dass die Katheter-Lieferung in einem nagetier-Modell ist weit komplizierter-weil es das Tier ist viel kleiner Körper-als die gleiche Prozedur in einen Menschen. Dies ist ein Bereich, wo Christman ‚ s lab an der UC San Diego hat tiefes wissen.
Wenn das Forschungsteam nachweisen können, Ihren Ansatz, um wirksam sein, dann gibt es „eine ziemlich klare Weg“ im Sinne von Fortschreiten in Richtung einer klinischen Studie, Gianneschi sagte. Der Prozess würde aber einige Jahre dauern.
„Wir begannen die Arbeit an diesem Chemie im Jahr 2012, und es hat immensen Aufwand zu produzieren einen modularen und synthetisch einfache Plattform zuverlässig gel in Reaktion auf die entzündlichen Umgebung,“ sagte Carlini. „Ein bedeutender Durchbruch kam, als wir entwickelt sterisch eingeschränkte zyklische Peptide, die frei fließen während der Geburt und dann schnell montieren in Hydrogelen, wenn Sie kommen in Kontakt mit der Krankheit-assoziierten Enzyme.“
Durch die Programmierung einer Feder-wie Schalter, Carlini war in der Lage, entfalten diese natürlich kreisförmigen verbindungen zu schaffen, einen Flachbild Substanz mit viel mehr Fläche und größere Klebrigkeit. Der Prozess schafft die Voraussetzungen für die Peptide besser selbst zusammenstellen, oder stapeln sich auf einander und bilden das Gerüst, so ähnelt der nativen extrazellulären matrix.
Nachdem gezeigt die Plattform die Fähigkeit zu aktivieren, die in der Anwesenheit von spezifischen Krankheits-assoziierte Enzyme, Gianneschi Labor auch bestätigt hat analoge Ansätze in der peripheren Arterie Krankheit und bei der Behandlung von metastasierendem Krebs, von denen jeder produzieren ähnliche Chemische und biologische entzündliche Reaktionen.
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Die Nature Communications Papier mit dem Titel „Enzym-responsive progelator zyklischer Peptide für die minimal invasive Lieferung an die Herz-post-Myokardinfarkt.“