Ilmuwan merancang teknik penyembuhan luka yang 'cerdas'
Penelitian baru, diterbitkan di jurnal Material Lanjutan, membuka jalan bagi "generasi baru bahan yang secara aktif bekerja dengan jaringan untuk mendorong penyembuhan [luka]."
Karena semakin banyak prosedur pembedahan dilakukan di Amerika Serikat, jumlah infeksi tempat pembedahan juga meningkat.
Luka kronis yang tidak kunjung sembuh - seperti yang terjadi pada diabetes - sering kali menampung berbagai macam bakteri dalam bentuk biofilm.
Bakteri biofilm semacam itu seringkali sangat tahan terhadap pengobatan, dan resistensi antimikroba hanya meningkatkan kemungkinan infeksi pada luka ini.
Menurut perkiraan baru-baru ini, luka kronis mempengaruhi sekitar 5,7 juta orang di A.S. Beberapa luka kronis dapat menyebabkan amputasi, seperti kasus ulkus diabetes.
Pada tingkat global, para peneliti memperkirakan bahwa setiap 30 detik ulkus diabetes kronis yang tidak dapat disembuhkan menyebabkan amputasi.
Dalam konteks ini, sangat dibutuhkan metode penyembuhan luka yang inovatif dan efektif. Penelitian baru menunjukkan harapan dalam hal ini, karena para ilmuwan telah menemukan molekul yang membantu memanfaatkan kekuatan penyembuhan alami tubuh.
Molekul-molekul tersebut disebut muatan yang diaktifkan gaya traksi (Traction force-activated payloads / TrAPs). Mereka adalah faktor pertumbuhan yang membantu bahan seperti kolagen berinteraksi dengan jaringan tubuh secara lebih alami.
Ben Almquist, Ph.D., seorang dosen di departemen teknik di Imperial College London di Inggris, memimpin penelitian baru ini.
Teknologi TrAP dan penyembuhan luka
Bahan seperti kolagen sering digunakan dalam penyembuhan luka. Misalnya, spons kolagen dapat mengobati luka bakar, dan implan kolagen dapat membantu regenerasi tulang.
Tetapi bagaimana kolagen berinteraksi dengan jaringan? Dalam apa yang disebut implan perancah, sel bergerak melalui struktur kolagen, menarik perancah bersama mereka. Ini memicu protein penyembuhan, seperti faktor pertumbuhan, yang membantu regenerasi jaringan.
Dalam studi baru, Almquist dan tim merekayasa molekul TrAP untuk menciptakan kembali proses alami ini. Para ilmuwan "melipat" untaian DNA menjadi aptamers, yang merupakan bentuk tiga dimensi yang mengikat protein.
Kemudian, mereka merancang sebuah "pegangan" untuk sel untuk menggenggam. Mereka menempelkan sel ke salah satu ujung pegangan dan perancah kolagen ke ujung lainnya.
Tes laboratorium mengungkapkan bahwa sel-sel tersebut menyeret TrAPs saat mereka bergerak melalui implan kolagen. Pada gilirannya, protein pertumbuhan yang diaktifkan inilah yang memicu proses penyembuhan di dalam jaringan.
Para ilmuwan menjelaskan bahwa teknik ini menciptakan kembali proses penyembuhan yang ada di seluruh dunia alami. “Menggunakan gerakan sel untuk mengaktifkan penyembuhan ditemukan pada makhluk mulai dari spons laut hingga manusia,” kata Almquist.
“Pendekatan kami meniru mereka dan secara aktif bekerja dengan berbagai jenis sel yang tiba di jaringan yang rusak dari waktu ke waktu untuk mempercepat penyembuhan,” tambahnya.
Sebuah 'generasi baru' bahan penyembuhan
Penelitian juga mengungkapkan bahwa mengutak-atik pegangan seluler mengubah jenis sel yang dapat menempel dan berpegangan pada Perangkap.
Pada gilirannya, ini memungkinkan TrAP untuk melepaskan protein regeneratif yang dipersonalisasi berdasarkan sel yang telah menempel pada pegangan.
Kemampuan beradaptasi terhadap berbagai jenis sel ini berarti bahwa teknik ini dapat diterapkan pada berbagai jenis luka - mulai dari patah tulang hingga cedera jaringan parut yang disebabkan oleh serangan jantung dan dari kerusakan saraf hingga tukak diabetes.
Akhirnya, aptamers telah disetujui sebagai obat untuk penggunaan klinis pada manusia, yang berarti bahwa teknik TrAP dapat tersedia secara luas lebih cepat daripada nanti.
“Teknologi TrAP menyediakan metode yang fleksibel untuk membuat bahan yang secara aktif berkomunikasi dengan luka dan memberikan petunjuk penting kapan dan di mana mereka dibutuhkan,” jelas Almquist.
“Jenis penyembuhan dinamis dan cerdas ini berguna selama setiap fase proses penyembuhan, memiliki potensi untuk meningkatkan kesempatan tubuh untuk pulih, dan memiliki kegunaan yang luas pada berbagai jenis luka,” tambahnya.
Peneliti menyimpulkan, "[t] teknologinya memiliki potensi untuk berfungsi sebagai konduktor perbaikan luka, mengatur sel yang berbeda dari waktu ke waktu untuk bekerja sama untuk menyembuhkan jaringan yang rusak."
“Teknologi kami dapat membantu meluncurkan generasi baru bahan yang secara aktif bekerja dengan jaringan untuk mendorong penyembuhan.”
Ben Almquist, Ph.D.
