Ін’єкційний біоматеріал, який активується імпульсами низькоенергетичного синього світла, має величезний потенціал для відновлення рогівки, відповідно до результатів дослідження команди вчених Оттавського університету та їхніх колег.

Керуючись біоміметичним дизайном — інноваціями, натхненними природою — переконливі результати мультидисциплінарних дослідників показують, що новий матеріал, який активується світлом, можна використовувати для ефективної зміни форми та потовщення пошкодженої тканини рогівки, сприяючи загоєнню та відновленню.

Ця технологія потенційно може кардинально змінити правила відновлення рогівки; десятки мільйонів людей по всьому світу страждають від захворювань рогівки, і лише невелика частина є кандидатами на трансплантацію рогівки. Операції з трансплантації є поточним золотим стандартом для захворювань, що призводять до витончення рогівки, наприклад кератоконуса, погано вивченого захворювання очей, яке призводить до втрати зору для багатьох людей.

«Наша технологія — це стрибок у сфері відновлення рогівки. Ми впевнені, що це може стати практичним рішенням для лікування пацієнтів із захворюваннями, які негативно впливають на форму та геометрію рогівки, зокрема кератоконус», — каже доктор Еміліо Аларкон, доцент кафедри медичний факультет Оттави та дослідник групи біоінженерії та терапевтичних рішень (BEaTS) Інституту серця Оттавського університету.

Рогівка — це захисна куполоподібна поверхня ока перед райдужною оболонкою та зіницею. Вона контролює та направляє світлові промені в око та допомагає отримати чітке зображення. В нормі вона є прозорою. Але травма або інфекційні хвороби призводить до утворення рубців на рогівці.

Робота групи науковців була опублікована в Advanced Functional Materials.

Біоматеріали, розроблені та протестовані командою, складаються з коротких пептидів і природних полімерів, які називаються глікозаміногліканами. У формі в’язкої рідини матеріал вводять у тканину рогівки після того, як хірургічним шляхом створено крихітну кишеню. Під впливом низькоенергетичного синього світла введений гідрогель на основі пептиду твердне та формує тканинну 3D-структуру за лічені хвилини. Доктор Аларкон каже, що тоді це стає прозорим матеріалом із властивостями, подібними до рогівки свині.

Експерименти in vivo з використанням моделі щурів показали, що гідрогель, який активується світлом, може потовщувати рогівку без побічних ефектів. Дослідницька група, яка використовувала набагато меншу дозу синього світла порівняно з тим, що використовувалося в інших дослідженнях, також успішно випробувала технологію на моделі рогівки свині ex vivo. Перед клінічними випробуваннями на людях необхідно провести тестування на моделях великих тварин.

«Наша речовина була розроблена для збору енергії синього світла, щоб ініціювати його перетворення на місці в структуру, схожу на рогівку. Наші сукупні дані вказують на те, що речовина нетоксична та зберігається протягом кількох тижнів у тваринній моделі. «Ми очікуємо, що наша речовина залишатиметься стабільним і нетоксичним у рогівці людини», — каже доктор Аларкон, чия лабораторія в Оттаві зосереджується на розробці нових матеріалів із здатністю регенерувати тканини серця, шкіри та рогівки.

Ретельне дослідження тривало понад сім років, щоб досягти етапу публікації.

«Нам довелося розробити кожну частину компонентів, задіяних у технології, від джерела світла до молекул, які використовуються в дослідженні. Технологія була розроблена, щоб бути клінічно транслюваною, тобто всі компоненти повинні бути розроблені таким чином, щоб бути остаточно придатними для виробництва відповідно до суворих стандартів для стерильність”, – каже доктор Аларкон.

Результати дослідження також є предметом патентної заявки, яка наразі знаходиться в процесі переговорів щодо ліцензування.

Доктор Аларкон був старшим автором дослідження та керував аспектом матеріального дизайну дослідження, тоді як доктор Марсело Муньос та Ейдан МакАдам з uOttawa відіграли велику роль у створенні нової технології. Серед міждисциплінарних співавторів були вчені Університету Монреаля доктор Мей Гріффіт, експерт з регенерації рогівки, та доктор Ізабель Брюнет, експерт з офтальмології та трансплантації рогівки.

Оргінальна стаття була опублікована на порталі Medical Xpress 25 липня 2023 року.