Los descubrimientos sobre el control inmunitario de biomateriales podrían reducir el rechazo de los implantes
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El equipo de las Facultades de Farmacia y Ciencias de la Vida de la Universidad de Nottingham descubrió que la forma de la superficie (topografía) y la composición química de los materiales poliméricos se pueden cambiar para crear materiales que controlen la respuesta inmune del cuerpo. Esto podría tener futuras aplicaciones en la lucha contra el rechazo de dispositivos médicos, incluidas las articulaciones artificiales, los implantes dentales y los implantes vasculares. Los resultados de dos estudios recientes se han publicado en Advanced Science and Matter.
Las articulaciones artificiales, los stents y los implantes dentales se encuentran entre los dispositivos más comunes que utilizan biomateriales para restaurar la función o reemplazar completamente los tejidos enfermos o dañados. Sin embargo, después de la implantación de biomateriales en el cuerpo, es común una reacción del huésped, que incluye respuestas como inflamación, una reacción de cuerpo extraño (FBR) y el desarrollo de una cápsula fibrosa que puede hacer que el implante falle.
Estas reacciones son impulsadas por la activación de células inmunitarias llamadas monocitos y macrófagos que se adhieren a la superficie del implante. Se sabe que las características físicas en la superficie de un material o implante conocido como «topografía» influyen en la unión de los macrófagos.
El profesor Amir Ghaemmaghami ha codirigido la investigación, explica: «Estamos buscando formas de crear materiales que puedan colocarse de manera segura dentro del cuerpo sin que el sistema inmunológico lo ataque y provoque rechazo. Para hacer esto, estamos explorando materiales que pueden controlar la respuesta inmunológica. Hemos utilizado tecnología de detección de alto rendimiento para examinar cómo la topografía y las propiedades químicas de un material se puede usar para diseñar superficies «inmune-instructivas» para su uso potencial en implantes, que influyen en la función de los macrófagos y, en consecuencia, en las respuestas de cuerpo extraño a los biomateriales».
Tomando el control de la respuesta inmune
Se utilizó un enfoque de detección de alto rendimiento de última generación para investigar la relación entre las topografías de los materiales y la adhesión y los comportamientos de las células inmunitarias para 2176 micropatrones diferentes.
Los resultados indicaron que Que los pilares a escala micrométrica de 5 a 10 um de diámetro fueron clave para impulsar la unión de los macrófagos, y que la densidad de los micropilares demostró ser clave para controlar las reacciones inflamatorias.
El equipo también descubrió químicas poliméricas inmunoinstructivas que controlaron con éxito la respuesta inmunitaria. en un modelo preclínico de roedores. Esto se logró mediante la selección de bibliotecas de diversos polímeros y la identificación de materiales que controlan el comportamiento de los macrófagos.
Se utilizó un algoritmo de IA para modelar las relaciones entre las químicas de los materiales y las respuestas celulares que producían. Estos resultados sugieren que diferentes polímeros inmunoinstructivos atraen diferentes cantidades de adsorción de proteínas, lo cual fue clave para las respuestas de los macrófagos.
El profesor Morgan Alexander también codirigió la investigación, dijo: «Estos últimos descubrimientos se suman a una Hay una gran cantidad de investigación de materiales que se lleva a cabo en la Universidad de Nottingham y es emocionante haber descubierto estos biomateriales que podrían ser un verdadero cambio de juego en el área de los implantes médicos. Nuestro objetivo final sería utilizar estos materiales en un producto comercial. investigación, todavía hay un camino por recorrer para llegar allí, pero estos descubrimientos son un paso significativo hacia eso».
Esta investigación se llevó a cabo en colaboración con la Universidad Técnica de Eindhoven, la Universidad La Trobe de Australia y la Universidad de Maastricht. Ha sido financiado por una subvención del programa EPSRC en el descubrimiento de biomateriales de próxima generación que tiene como objetivo encontrar nuevos biomateriales. El objetivo es permitirnos ir más allá de la gama limitada existente de fármacos poliméricos y agentes de administración de células y polímeros para dispositivos médicos que actualmente están autorizados para su uso en humanos, a materiales a medida identificados para funcionar de manera óptima para aplicaciones específicas.
Explore más
Respuesta mejorada del cuerpo humano a los implantes Más información: Hassan M. Rostam et al, Los polímeros inmunoinstructivos controlan el fenotipo de los macrófagos y modulan la respuesta a cuerpos extraños InVivo, Matter (2020) ). DOI: 10.1016/j.matt.2020.03.018
Matthew J. Vassey et al. Modulación inmune por diseño: uso de la topografía para controlar la unión de monocitos humanos y la diferenciación de macrófagos, ciencia avanzada (2020). DOI: 10.1002/advs.201903392 Información del diario: Asunto