Ученые разработали гель на основе наночастиц оксида церия и природного коллагена, ускоряющий заживление сложных ран. В экспериментах на лабораторных животных гель ускорил восстановление кожи более чем в два раза по сравнению с мазью декспантенолом, которая широко используется для обработки ран. Такой эффект объясняется антиоксидантными и противовоспалительными свойствами материала. Разработка поможет лечить хронические и долго не заживающие раны, возникающие, например, у пациентов с диабетом. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Biomedicines.
Некоторые раны, обширные ожоги и трофические язвы крайне долго заживают. Особенно тяжело лечить подобные повреждения тканей у пациентов с сахарным диабетом и заболеваниями сердечно-сосудистой системы, которые становятся все более распространенными из-за старения населения. Поэтому ученые разрабатывают препараты, способные ускорить регенерацию. Некоторые исследования показывают, что коллаген — белок, окружающий и поддерживающий клетки соединительных тканей, — уменьшает тяжесть воспаления и активирует белки, участвующие в заживлении ран. Однако его действия недостаточно для быстрого и эффективного заживления, поэтому исследователи ищут способы улучшить его свойства.
Ранее ученые из Первого Московского государственного медицинского университета имени И.М. Сеченова Минздрава РФ (Москва) с коллегами синтезировали наночастицы на основе оксида церия, ускоряющие заживление ран. Большинство подобных наноматериалов склонны слипаться в крупные агрегаты и из-за этого терять активность. Чтобы избежать этого эффекта, исследователи покрывали наночастицы полимерной оболочкой, которая препятствует агрегации.
В новой работе специалисты выдвинули гипотезу о том, что коллаген и наночастицы, которые катализируютмногиепроцессыранозаживления, усиливают регенеративный эффект друг друга. Поэтому авторы предложили объединить наночастицы оксида церия с коллагеном в гелевую структуру, которая не только стабилизирует частицы и предотвращает их слипание, но и усиливает лечебный эффект. Авторы создали образцы геля с разным соотношением компонентов, чтобы определить наиболее эффективный состав.
Сначала ученые испытали полученные составы на фибробластах — клетках, участвующих в заживлении ран. Для этого клетки помещали на кусочки геля на трое суток. Эксперимент показал, что наиболее эффективные образцы ускоряют метаболизм (обмен веществ) и рост фибробластов на 42–50%.
Затем участники исследовательского коллектива совместно с исследователями из Курского государственного медицинского университета (Курск) протестировали разработку на лабораторных животных со смоделированными глубокими кожными ранами. Авторы сравнили три группы крыс: первой на раны нанесли коллаген-наноцериевый гидрогель, второй — применяемый в клинической практике препарат декспантенол, а у животных из третьей группы раны заживали самостоятельно.
Спустя две недели наблюдений площадь ран у грызунов, которым повреждения обработали гелем с наночастицами оксида церия, была в два раза меньше, чем у животных, ткани которых восстанавливались самостоятельно или были обработаны декспантенолом. Анализ восстанавливающихся тканей показал, что гель не просто ускоряет заживление, но и улучшает качество регенерации за счет противовоспалительного эффекта.
«Коллаген и наночастицы оксида церия дали синергетический эффект, усилив полезные свойства друг друга. Так, коллаген в составе материала выступает матрицей для роста клеток, а наночастицы оксида церия борются с воспалением, защищают клетки от окислительного стресса и стимулируют их рост и деление. Мы уверены, что у нашей разработки большие практические перспективы: она поможет лечить хронические раны при диабете, тяжелые ожоги и другие серьезные повреждения тканей. В дальнейшем мы планируем провести исследования на инфицированных ранах со сложным микробным пейзажем, что характерно для военных ран, и в том числе с антибиотикорезистентными микроорганизмами, свойственными для госпитальных инфекций. В конечном результате мы стремимся разработать отечественное универсальное регенеративное средство нового поколения, которое откроет новую эру нанофармакологических высокоэффективных лекарственных средств. Мы надеемся, что удастся создать целое направление, которое позволит решить часть медицинских и социальных проблем», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Екатерина Силина, доктор медицинских наук, профессор, заведующая лабораторией науки о жизни Первого МГМУ имени И.М. Сеченова.
В исследовании принимал участие междисциплинарный коллектив ученых из Российского национального исследовательского медицинского университета имени Н.И. Пирогова (Москва), Института медико-биологических исследований и технологий (Москва), Курского государственного медицинского университета (Курск), Южного федерального университета (Ростов-на-Дону), Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» (Москва) и Научно-исследовательского института общей патологии и патофизиологии (Москва).
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
