Yara İyileştirici Biyomateryaller, Bağışıklık Sistemini Doku Onarımı için Tetikliyor
Fotoğraf 1 : Yaranın merkezinde görünen yenilenmiş saç kökleri. Saç kökleri damla yapısı olarak gözükürler, yeşil renkli Keratin 5 içerirler. Katkı sağlayanlar : Tatiana Segura Lab. , Duke Üniversitesi
Yara İyileştirici Biyomateryaller, Bağışıklık Sistemini Doku Onarımı için Tetikliyor
Duke ve Los Angeles’taki California Üniversitesindeki bilim insanları, göz ile görülebilir şekilde yara oluşumunu azaltan bir biomateryal geliştirdiler. Yara kapandıktan sonra hızla bozunan bu malzeme, bağışıklık sistemini tetikleyerek, rejeneratif yara iyileşmesi için daha güçlü ve sağlıklı bir cilt yaratabileceğini gösteriyor.
Bu çalışma bir önceki ‘‘Hidrojein İskelet Yapısı’’ çalışmasının devamı niteliğindedir. Bahsi geçen hidrojel, yarayı iyileştirerek yapı oluşumuna yardımcı olur. Yeni çalışmalarda bu hidrojelin, geliştirilmiş versiyonu, – tekrar yaralanmaya müsait kesik, yanık diyabetik ülser veya öteki yaraları potansiyel olarak iyileştirebilen– ‘‘immün bağışıklığı’’ harekete geçirir.
Bu araştırma, Nature Materials dergisinde 9 Kasım 2020’ de çevrimiçi olarak yayınlanmıştır.
Makalenin ana yazarı ve Ph.D. UCLA’da Scumpia ve Di Carlo laboratuvarlarında öğrenci olan Maani Archang ;’’ Vücut, yarayı enfeksiyon şansını en aza indirmek, acıyı azaltmak ve daha büyük yaralarda buharlaşma ile su kaybını azaltmak için mümkün olabilecek en hızlı şekilde iyileştirir. Bu doğal bir iyileşme sürecidir.’’ dedi
Klinik amaçlı kullanım için mevcut hidrojeller ile yara yüzeyi absorbe olur ve burada bir pansuman görevi görür yaranın kurumasını engellemiş olur. Bu da yaranın daha hızlı iyileşmesine yardımcı olur.
Duke’nin Tatiana Segura ve UCLA’dan Dino Di Carlo ile birlikte kurulan araştırma takımı, 2015’teki Doğal Materyaller makalelerinde, cilt yüzeyinde oturmak yerine bizzatihi yaraya entegre olabilen mikropartikül bazlı bir mikro materyal olan Sertleşmiş Mikroporlu Hidrojeller’i (MAP) geliştirdi. MAP jelindeki tanecikler birleşir, ancak birleşmeyen açık kısımlarda muhakkak kalır ve porlu bir yapı oluştururlar. Bu porlu yapı yara bölgesinde büyüdükçe ,hücrelere destek sağlayacaktır. Yara kapandıkça jel yavaş yavaş çözünecek ve geride sağlıklı bir deri bırakacaktır.
MAP hidrojelleri hızlı hücresel büyümeye ve hızlı onarıma olanak tanıyordu. Buna rağmen ekip iyileşmiş derinin kıl folikülleri ve yağ bezeleri gibi kompleks yapılarla sınırlı olduğunu farketti. Ekip iyileşmiş cildin kalitesini arttırmak amaçlı hidrojellerini geliştirip geliştiremeyeceklerini merak etti.
Makalenin ana yazarı ve Segura Laboratuvarı’nda eski bir doktora sonrası araştırmacı olup şu an Virginia Üniversitesinden asistan profesörlük yapan Don Griffin,’’ Daha önce MAP jel gözenekliliğini kaybettikçe yaranın iyileşmeye başladığını öğrenmiştik, bu da dokunun yapı içerisinde büyüme özelliğini sınırlandırıyordu. Bozunma oranı azaldıkça, MAP yapısının porlarının kapanmasını engelleyeceğini, bilakis büyüdükçe dokuya ek destek sağlayacağını, böylelikle dokunun kalitesinin artacağını öngördük’’ dedi.
Ekip yeni materyaller ile yeni bir jel üretmektense jel yapısının vücut içerisinde kendiliğinden parçalanmasına izin veren bir çeşit kimyasal bağlayıcı üzerinde yoğunlaştı. Orijinal MAP jellerinde bu kimyasal bağlayıcı vücudun kendi yapısal proteinlerinden meydana gelen ve L kiralitesi adı verilen bir dizi aminoasitten oluşmaktadır. Bu peptid zinciri vücutta sıklıkla bulunduğu için jel herhangi bir bağışıklık tepkisini tetiklemiyor. Dahası doğal şekilde mevcut enzimler ile bozunmayı sağlıyor.
Duke’de biyomedikal mühendisliği yapan Profesör Segura ’’ Vücudumuz aminoasit yapısını fark edip gereksiz miktarlarnıı azaltacak şekilde evrimleşmiştir. Bundan yola çıkarak aminoasitin kimyasal yapısınınn aynasını çevirirsek (ki bu D kiralitesidir) , vücut jel yapısını absorbe etmekte zorlanır. Fakat yeni ürettiğimiz jeli bir farenin yarasının üzerinde denediğimizde yeni jelin D kiralitesinin yaptığının tersini yaptığını gördük.’’ Dedi.
Yeni materyal yaraya uygulandı, yara kapanırken dokuyu hasardan korudu. Daha sonrasında ekip yeni jelin yaralı bölgeden neredeyse tamamen kaybolduğunu geride yalnızca birkaç parçacık bırak-tığını gözlemledi.
Bununla birlikte iyileşmiş deri daha da güçlü oldu, genellikle yaralar mevcutken deride bulunmayan kompleks deri bileşenlerini de içerdi. Daha fazla araştırmadan sonra araştırmacılar iyileşmenin ana sebebinin uzun bir süre olmasa dahi bağışıklık sisteminin jele olan tepkisi olduğunu keşfettiler.
Bir deri yaralanmasından sonra, vücudun sahip olduğu bağışıklık sistemi, vücuda giren yabancı herhangi bir maddeyi derhal parçalamak üzere çalışır. Eğer maddeler birincil bağışıklık tepkisinden kaçabilirlerse, onları evrimleşmiş bağışıklık sistemi tepkisi karşılar. Bu sayede, vücut istilacı materyali daha iyi tanımlar.
Orijinal MAP jeli ortak bir L- peptid yapısı içerdiği için daha hafif bir immün tepki gösterir. Fakat, takım yaraya yeni formüle edilmiş jeli uyguladığında yabancı bir D-kiralitesi evrimleşmiş bağışıklık sistemini harekete geçirir. Bu bağışıklık sistemi yara kapandıktan sonra jeli daha hızlı hedefler, temizler ardından makrofajlar dahil antikorlar ve aktive edilmiş hücreler yaratır.
UCLA Health ve West Los Angeles VA Medical Center’da dermatoloji bölümünde yardımcı doçent olan Scumpia ; ‘‘Kaza sonrası iki tip bağışıklık tepkisi olabilir. Birincisi yıkıcı tepki ,ikincisi daha hafif rejeneratif tepkidir. Çoğunlukla biyomateryaller vücuda girdiğinde bunlar bağışıklık sistemi tarafından engellenir hatta yok edilirler. Fakat bu çalışmada, jele verilen tepki iyileşmiş dokuda rejeneratif bir tepkiye sebep oldu.’’dedi.
Segura; ‘‘Bu çalışma bize harekete geçen bağışıklık sistemini harekete geçirmenin, doku yıkımını tetiklemenin ve yara izi oluşumunun engelleyebileceğini bu sayede yara izinin iyileşmesinin tetiklenebileceğini gösteriyor.’’dedi
California Üniversitesindeki rejeneratif doku uzmanı Maksim Plikus ile çalışan ekip anahtar yapılar üzerinde karar birliğine vardı. Örneğin kıl folikülleri ve yağ bezleri hidrojel iskelenin üzerinde oluşuyor. Takım mekanizmayı daha ayrıntılı incelediğinde evrimleşmiş bağışıklık sisteminin hücrelerinin rejeneratif tepki için gerekli olduğunu gördü.
Takım rejenaratif bağışıklık sisteminin jele tepkisi hakkında çalışmaya devam ettikçe, yeni bir MAP hidrojelini bir immünomodülatör platform olarak kullanma olasılığını düşünmeye başladı.
Scumpia ’’ Takım deri yenilenmesini sağlamak veya hidrojeli bir aşı olarak geliştirebilmek için jelin bağışıklık sistemine olan tepkisini optimal düzeye getirmenin yollarını arıyor. Bağışıklık sistemi ile ilişiki içerisine giren ve doku rejenerasyonunu sağlayan bir materyal tasarlamak konusunda heyecanlıyım, bu bizim için yeni bir bakış açısı’’ dedi. [1]
Kaynak : phys.org
