新研发的水凝胶可以通过血流来治愈受损的心脏

新研发的水凝胶可以通过血流来治愈受损的心脏早在2012年，克里斯特曼及其同事开发了一种早期版本的水凝胶，旨在直接注射到心脏的受损区域。然后，它将形成一个类似于支架的三维结构，心脏细胞可以在其中生长，最终形成功能性心脏肌肉组织，而不是疤痕组织。该版本的水凝胶的一个问题在于，它不能被注入心脏，直到心脏病发生后至少一个星期，因为任何更早的时间都会加剧损害已经衰弱的心脏的风险。为了绕过这一限制，科学家们最近着手改变水凝胶的使用方式，使其能够在心脏病发作后立即注射，无论是静脉注射还是通过输注到通往心脏的血管。这些改变包括使单个水凝胶颗粒变得更小。研究人员的想法是使它们能够通过心脏血管壁细胞之间的微小缝隙，从而使它们能够进入受损的心脏组织，内皮（血管壁）细胞之间的这种缝隙同样是心脏病发作的一种损害。当可注射的水凝胶在大鼠和猪身上进行测试时，研究人员发现这些颗粒与内皮细胞结合，从而关闭了它们之间的缝隙，使受损的血管更快地愈合。因此，心脏肌肉组织的正常血流恢复得更快，炎症也更少。一般来说，伤口部位的炎症量越小形成的疤痕组织就越小。进一步的大鼠实验表明，水凝胶颗粒还可用于治疗脑部创伤和肺动脉高压。克里斯特曼说："这种生物材料可以从内到外治疗受损组织。"这是一种再生工程的新方法"。有关这项研究的论文最近发表在《自然-生物医学工程》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1342015.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1342015.htm

科学家开发可注射的水凝胶 为预防胶质母细胞瘤复发提供希望

科学家开发可注射的水凝胶为预防胶质母细胞瘤复发提供希望据NewAtlas报道，胶质母细胞瘤是最致命的癌症形式之一，在手术切除后往往会复发。威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员现在已经开发出一种增强免疫力的水凝胶，可以在手术后注入大脑以清除剩余的癌症干细胞。胶质母细胞瘤的存活率是所有癌症中最低的，只有不到5%的患者在诊断后存活五年。这主要是因为这种脑癌在手术切除肿瘤后有复发的倾向，因为胶质瘤干细胞被留下来形成新肿瘤。该研究的通讯作者QuanyinHu说：“胶质母细胞瘤的一个特点是，肿瘤细胞非常具有侵略性，它们会渗透到周围的组织中。所以外科医生不能清楚地感觉到肿瘤和正常组织之间的界限，而且你不能尽可能多地切除，因为大脑中的所有组织都极其重要--你当然不希望切除太多。”但一种新的治疗方法可能有助于扭转局面。研究人员现在已经开发出一种含有药物的水凝胶，可以在手术后注射到肿瘤切除后留下的空间。在那里，它开始工作，“训练”免疫系统发现任何剩余的胶质瘤干细胞。该水凝胶含有纳米粒子，能够重新“编程”被称为巨噬细胞的免疫细胞，这些巨噬细胞在手术后充斥在该处。令人沮丧的是，肿瘤环境能使这些巨噬细胞转换阵营，因此它们帮助促进癌症生长并抑制免疫反应。该凝胶用纳米粒子来对抗这种情况，该粒子使巨噬细胞以CD133为目标，这是一种由癌症干细胞表达的蛋白质。这些逃逸的癌细胞试图通过“广播”信号来隐藏，告诉免疫系统不要吃它，因此水凝胶还包含一种被称为CD47的抗体，阻止该信号。在小鼠的测试中，该团队显示，水凝胶能成功生成嵌合抗原受体（CAR）巨噬细胞，专门针对胶质瘤干细胞。在手术后六个月的时间里，小鼠的脑癌没有复发。虽然这种水凝胶仍需要在更大的动物身上进行测试，然后才有可能在人类身上使用，但该团队表示，这项研究很有希望。它也可以被用来帮助治疗其他侵袭性实体肿瘤，如乳腺癌，再加上该团队最近开发的另一种防止癌症复发的水凝胶，人们可能很快就会有一些新的“武器”了。“在有可能转化为临床之前，我们还有很多工作要做，但我们感到有信心，这是一种非常有希望的方法，可以为胶质母细胞瘤患者带来新的希望，使他们在手术后能够康复，”研究人员说。“我们希望我们能做好工作，能够将这项技术推进到临床。”这项研究发表在《科学转化医学》杂志上。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1302429.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1302429.htm

哈佛大学开发的水凝胶粘合方法有望带来新型生物材料解决方案

哈佛大学开发的水凝胶粘合方法有望带来新型生物材料解决方案这幅插图重点展示了两种水凝胶（蓝色显示）如何通过壳聚糖薄膜（橙色显示）以不同方式结合在一起。形成的粘结异常牢固，可以抵抗高张力。资料来源：PeterAllen、RyanAllen和JamesC.Weaver。在临床实践中，水凝胶已被用于抗病原体的治疗性给药，眼科中的眼内镜、隐形眼镜和角膜假体，组织工程和再生中的骨水泥、伤口敷料、凝血绷带和三维支架。然而，水凝胶聚合物之间的快速强力粘附仍是一项尚未解决的需求，因为传统方法往往会在粘附时间超过预期后导致粘附力减弱，而且依赖于复杂的程序。实现聚合物的快速粘合可以带来许多新的应用，例如，可以对水凝胶的硬度进行微调，使其更好地贴合特定组织；按需封装用于医疗诊断的柔性电子器件；或为身体难以包扎的部位制作自粘性组织包裹。现在，哈佛大学维斯生物启发工程研究所（WyssInstituteforBiologicallyInspiredEngineering）和哈佛大学约翰-保尔森工程与应用科学学院（JohnA.PaulsonSchoolofEngineeringandAppliedSciences，SEAS）的科学家们利用壳聚糖薄膜创造出了一种简单而多用途的方法，可以立即有效地粘合由相同或不同类型的水凝胶和其他聚合物材料制成的层。他们成功地将新方法应用于几个尚未解决的医学问题，包括组织的局部保护性冷却、血管损伤的密封，以及防止本不应相互粘连的身体内部表面发生不必要的"手术粘连"。研究结果发表在《美国国家科学院院刊》上。"壳聚糖薄膜具有在体内和体外有效组装、微调和保护水凝胶的能力，为创造再生医学和外科护理设备提供了许多新机会，"该研究的资深作者、Wyss研究所创始核心成员DavidMooney博士说，"壳聚糖薄膜的应用速度快、简便、有效，使其成为用途广泛的工具和组件，可在手术过程中通常很短的时间内完成体内组装过程，并可在制造设施中简单地制造复杂的生物材料结构。"穆尼还是SEAS的罗伯特-平卡斯家族生物工程学教授。工程学的新纽带过去几年来，穆尼在威斯研究所和SEAS的团队开发出了"强韧粘合剂"，这是一系列再生医学方法，使用可拉伸水凝胶，通过强力粘附在湿组织表面并符合组织的机械特性，促进伤口愈合和组织再生。"精确配制的韧性粘合剂和非粘性水凝胶为我们和其他研究人员提供了改善病人护理的新机会。但是，为了将它们的功能更进一步甚至更多步，我们希望能够将两种或更多水凝胶组合成更复杂的组合体，并以简单的过程快速、安全地实现这一目标，"共同第一作者、前Wyss研究助理BenjaminFreedman博士说，他与穆尼一起带头开发了几种强韧粘合剂。现有的即时粘合水凝胶或弹性体的方法有明显的缺点，因为它们依赖于有毒胶水、表面化学功能化或其他复杂的程序。通过生物材料筛选方法，研究小组确定了完全由壳聚糖制成的桥接薄膜。壳聚糖是一种含糖聚合物，可以很容易地从贝类的甲壳素外壳中提取出来，目前已被广泛应用于商业领域。例如，它目前被用于处理种子和农业生物杀虫剂、防止酿酒过程中的腐败、自愈合涂料以及医疗伤口管理。研究小组发现，壳聚糖薄膜通过与传统水凝胶粘合方法不同的化学和物理相互作用，实现了水凝胶快速而牢固的粘合。壳聚糖的糖链不是通过单个原子之间的电子共享（共价键）来产生新的化学键，而是通过静电作用和氢键（非共价键）迅速吸收水凝胶层之间的水分，并与水凝胶的聚合物支架缠结在一起，形成多个键。这使得水凝胶之间的粘合力大大超过传统的水凝胶粘合方法。首次应用为了证明他们的新方法具有广泛的潜力，研究人员把重点放在了非常不同的医疗挑战上。他们的研究表明，用壳聚糖薄膜改性的韧性粘合剂现在可以很容易地缠绕在受伤手指等圆柱形物体上，作为自粘绷带提供更好的伤口护理。由于壳聚糖键合水凝胶的含水量高，因此应用这种水凝胶还可以局部冷却下层人体皮肤，这在未来可能会成为烧伤治疗的替代疗法。研究人员还将表面经过壳聚糖薄膜修饰的水凝胶（坚韧的凝胶）无缝地包裹在肠道、肌腱和周围神经组织上，而不与组织本身粘合。"这种方法为在手术过程中有效隔离组织提供了可能，否则会形成'纤维粘连'，有时会造成破坏性后果。"Freedman解释说："预防纤维粘连是一项尚未满足的临床需求，而商业技术还无法充分满足这一需求。"在另一项应用中，他们在一种坚韧的凝胶上铺设了一层薄薄的壳聚糖薄膜，这种凝胶已经作为伤口密封剂置于受伤的猪主动脉上，以增加绷带的整体强度，因为绷带暴露在血管中血液搏动的周期性机械力之下。"戴夫-穆尼研究小组的这项研究为生物医学水凝胶设备的工程设计增添了一个新的维度，它可以为再生医学和外科医学中尚未解决的紧迫问题提供优雅的解决方案，让许多病人从中受益，"Wyss创始董事、医学博士唐纳德-英格伯（DonaldIngber）说，他同时也是哈佛医学院和波士顿儿童医院血管生物学朱达-福克曼（JudahFolkman）教授和SEAS生物启发工程汉斯约格-威斯（HansjörgWyss）教授。编译自/scitechdaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1424432.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1424432.htm

双效水凝胶在测试中可100%防止小鼠的脑癌复发

双效水凝胶在测试中可100%防止小鼠的脑癌复发胶质母细胞瘤是人类最常见的、致命的脑癌之一。手术切除通常是最好的治疗方案，但令人沮丧的是，在大多数情况下，癌症往往会报复性地复发，导致生存率非常低。但是新的研究可能提供了新的希望。约翰霍普金斯大学的研究小组开发了一种水凝胶，可以应用于肿瘤切除后留下的脑腔，在几周内缓慢释放药物，以杀死留下的任何癌细胞并防止其复发。这种水凝胶是由含有美国食品和药物管理局批准的名为紫杉醇的化疗药物的纳米细丝以及一种名为aCD47的抗体组成，这种抗体有助于免疫系统更好地识别疾病并进行反击。该研究的共同作者BettyTyler说："这种水凝胶将化疗和免疫疗法在颅内结合起来。这种凝胶是在肿瘤切除时植入的，这使得它的效果非常好。"研究小组在五组小鼠中测试了该技术，每组八只。一组对照组切除了他们的肿瘤，但之后没有植入水凝胶，而且不出所料，100%的小鼠在大约五周内死亡。第二组，接受没有药物的水凝胶，持续了大约同样的时间。第三组接受了加载了紫杉醇但没有抗体的水凝胶，其存活率为50%。同时，接受有抗体但没有紫杉醇的水凝胶的一组，存活率只有25%。第五组也就是最后一组接受了同时含有紫杉醇和aCD47抗体的水凝胶，他们的生存率达到了惊人的100%。泰勒说："我们通常不会在这种疾病的小鼠模型中看到100%的存活率，想到这种新的水凝胶组合有可能改变胶质母细胞瘤患者的生存曲线，这非常令人兴奋。"更令人鼓舞的结果是，科学家们后来给小鼠注射了新的胶质母细胞瘤细胞，并发现动物的免疫系统仍然能够抵御癌症，这表明一种疫苗效应在发挥作用。当然，尽管这些结果看起来很有希望，但在这种治疗方法被用于人类之前，仍有很多工作要做。然而，它确实增加了越来越多的工作，这些工作发现缓慢释放药物的水凝胶可能是一种治疗各种癌症的重要新疗法。这项研究发表在《美国国家科学院院刊》上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1356769.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1356769.htm

日研发含海藻成分新型水凝胶 能有效治疗伤口

日研发含海藻成分新型水凝胶能有效治疗伤口日本研究员基于海藻成分研发出一种新型水凝胶，具有低粘附性和低溶胀率等特性，可在促进皮肤伤口愈合的同时防止皮肤伤口扩张，与传统水凝胶伤口敷料相比，能更有效治疗皮肤伤口。新华社星期一（12月18日）报道，日本东京理科大学称，研究人员利用海藻中的生物相容性成分开发出一种新型水凝胶，具有与传统水凝胶完全不同的物理特性。据悉，市面上更为常用的水凝胶伤口敷料，在吸收伤口渗出液时会粘附于皮肤并膨胀，导致伤口拉伸和扩张，不仅会造成疼痛，还增加了因伤口区域扩张而导致细菌感染的风险。这种新型水凝胶由海藻酸盐、碳酸钙和碳酸水制成。海藻酸盐是一种从海藻中提取的生物相容性成分，关键是它不会与细胞或皮肤组织强力粘附。由于海藻酸盐和钙离子形成的特殊结构，加上碳酸水中的二氧化碳能起到防止酸化的作用，由此制得的新型水凝胶不仅展现出有利伤口愈合的理想酸碱度和湿度条件，并且与其他已实现商业应用的水凝胶敷料相比，粘附性和溶胀率明显降低。研究员利用细胞培养实验和小鼠模型实验测试了新型水凝胶的有效性，均取得较理想的结果。海藻酸盐可从搁浅在海滩的海藻中提取，而海藻通常被视为海岸上的废弃物，是一种可再生资源。研究员指出，由海藻酸盐等材料制得的新型水凝胶不仅成本低廉并且可生物降解，这标志着可持续医学发展的重要一步，并为下一代伤口凝胶提供了新的设计指南。2023年12月18日6:25PM

研究人开发出治疗实体瘤和转移瘤的多功能凝胶

研究人开发出治疗实体瘤和转移瘤的多功能凝胶将抗癌药物直接注射到肿瘤中--瘤内疗法--是治疗实体瘤的一种很有前景的方法。不过，临床试验也凸显了一些缺点。其一是大多数免疫疗法由小分子组成，注射后容易从肿瘤部位迅速消散。另一个问题是如何在原位对治疗进行可视化，以确认其靶向递送。现在，麻省总医院布里格姆分院的研究人员与科赫癌症综合研究所（KochInstituteforIntegrativeCancerResearch）合作开发了一种凝胶递送系统，克服了这些难题。这项研究的主要作者阿维克-索姆（AvikSom）说："这种凝胶解决了现有肿瘤内免疫疗法尝试中的两个问题：使疗法可见且实用，以便介入放射科医生确认给药情况，并确保药物确实停留在所需要的区域。"研究人员开始着手制造一种多功能凝胶：它必须能在室温下注射，并在肿瘤部位凝固；它必须含有成像剂，以便能通过CT成像对治疗进行可视化；它还必须能进行癌症治疗。在这种情况下，治疗药物是咪喹莫特，一种美国食品及药物管理局批准的免疫刺激药物。他们最终选择了一种由生物相容性聚乳酸-共聚乙醇酸（PLGA）和聚乙二醇（PEG）组成的三嵌段结构共聚物。这种三嵌段结构具有两个关键特征，可以实现咪喹莫特的控释：首先，它可以自组装成胶束状纳米颗粒，将药物包裹起来，使其溶解度提高了约2000倍，从而可以释放更大剂量的药物；其次，在体温附近，这种胶束结构会形成粘性凝胶。接下来，研究人员添加了造影剂碘帕米多，以便在CT下观察瘤内注射情况。他们将这种凝胶给药系统命名为"Imigel"。研究人员利用通常对免疫疗法有抵抗力的结肠癌和乳腺癌小鼠模型，对动物进行了一次瘤内注射，即Imigel和检查点抑制剂（CPI）疗法的组合。每只小鼠都有两个相同类型的肿瘤，但只有一个接受了治疗，这样研究人员就能测试凝胶是否同时刺激了局部和全身免疫。治疗90天后，两种癌症模型的存活率都有所提高。在结肠癌模型中，46%的小鼠存活；在乳腺癌模型中，20%的小鼠存活。治疗产生了一种全或无的反应。对它有反应的小鼠显示，治疗过的肿瘤和远处的肿瘤完全消退，而没有反应的小鼠则显示两个部位都没有消退。索姆说："当我们把这种凝胶注射到肿瘤中时，我们就能教会免疫系统识别癌症，并促使它不仅攻击注射凝胶的部位，而且攻击体内可能藏有相同癌症的其他部位。"所谓的'腹腔效应'，即局部治疗诱导远处转移灶产生治疗效果，可能是继发于免疫激活，在癌症治疗中很少见，尤其是对CPI治疗有抗药性的癌症。本次研究中使用的联合疗法对远处未治疗的肿瘤产生了影响，这有可能对转移性癌症的疗法产生影响。研究人员将继续测试凝胶技术的安全性，并计划用咪喹莫特以外的药物测试其疗效。这项研究的合著者之一埃里克-韦伦伯格-克利（EricWehrenberg-Klee）说："这是一项早期概念验证，但我们都在积极合作，试图将这些技术应用到患者身上。只需一次注射就能治疗患者，这将带来很多好处，我们认为这项技术有可能帮助治疗目前难以治疗的癌症"。这项研究发表在《先进医疗材料》（AdvancedHealthcareMaterials）杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1397629.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1397629.htm