В настоящее время клиницисты затрудняются предсказать, как будут развиваться рубцы после операции или после ожоговой раны, не прибегая к инвазивным исследованиям.Используя новые наночастицы, совместная исследовательская группа продемонстрировала на образцах кожи животных и человека способность быстро и точно предсказать, может ли рана привести к чрезмерному рубцеванию, как это происходит при келоидах и контрактурах кожи.При необходимости врачи могут принять обычные профилактические меры, чтобы уменьшить образование рубцов, например использовать силиконовые пластины, чтобы рана оставалась плоской и влажной.
Только в развитых странах около 100 миллионов пациентов ежегодно образуют шрамы в результате 80 миллионов плановых хирургических операций и хирургических операций при травмах. В Сингапуре примерно у 400 000 человек (1 из 12 человек, проходящих процедуры) ежегодно появляются шрамы из-за операции.Чрезмерное рубцевание может резко повлиять на качество жизни пациента, как физически, так и психологически, поскольку рубцы могут препятствовать движению и активности и могут быть болезненными при растяжении.Новый метод был разработан командой во главе с доцентом Сюй Чэньцзе из Школы химической и биомедицинской инженерии НТУ, экспертом по нанотехнологиям профессором Чадом Миркиным из Северо-Западного университета, США, и доктором Эми С. Паллер, заведующим кафедрой дерматологии в школе Файнберга Северо-Западного университета. медицины.
Как это работаетВ новом методе обнаружения, опубликованном в прошлом месяце в журнале Nature Biomedical Engineering, используются тысячи наночастиц под названием NanoFlares, нити ДНК которых прикреплены к своей поверхности, как клубок шипов.Эти наночастицы наносятся на закрытые раны с помощью крема. После того, как наночастицы проникли в клетки кожи в течение 24 часов, портативный флуоресцентный микроскоп используется для поиска сигналов, исходящих от взаимодействия наночастиц с целевыми биомаркерами внутри клеток кожи.
Если обнаруживаются сигналы флуоресценции, они указывают на аномальную активность рубцевания, и можно предпринять профилактические меры, чтобы, надеюсь, избежать более тяжелых рубцов.Безболезненный метод обнаруженияВ настоящее время, помимо визуального осмотра зрелых рубцов, единственным другим инструментом для точного выявления кожных заболеваний является биопсия, при которой образец кожной ткани извлекается и отправляется на лабораторные исследования.Эти биопсии могут быть болезненными и неудобными для пациентов, поскольку открытая рана также связана с риском инфицирования и требует наложения швов, которые необходимо снимать позже.
Доцент Сюй Чэньцзе сказал: «Когда наши биоинженерные наночастицы наносятся на кожу, они проникают на 2 мм ниже поверхности кожи и проникают в клетки рубца».«После связывания со специфическим контрольным геном, выделяемым рубцовыми клетками, меньшие шипы ДНК выбиваются и загораются под микроскопом, как маленькие световые вспышки.
Чем больше вспышек мы видим, тем больше рубцовая активность».Эти NanoFlares сделаны путем покрытия запатентованных Northwestern золотых наночастиц крошечными нитями ДНК, нацеленными на определенные гены. Он показал незначительную токсичность или побочные эффекты при тестировании на мышах, кроликах и на образцах кожи человека.
Доктор Эми С. Паллер, которая также является директором Исследовательского центра кожных заболеваний Северо-Западного университета, сказала: «Помимо клинических наблюдений, золотым стандартом как клинической диагностики, так и трансляционных исследований кожных заболеваний является биопсия.«Эта технология — захватывающий первый шаг на пути к неинвазивному способу обнаружения увеличения или уменьшения экспрессии генов. NanoFlares может оказаться новым инструментом для облегчения субфенотипирования заболевания на основе паттернов экспрессии и использования изменений экспрессии генов в качестве чувствительный способ выявления ранней реакции на лечение ".Д-р Хонг Лян Тей, дерматолог и руководитель отдела исследований в Национальном центре кожи в Сингапуре, который не участвует в этом исследовании, сказал: «Эта технология (NanoFlares), которая может обеспечить неинвазивную биопсию при различных типах кожных заболеваний, потенциально может быть очень полезен в клинической практике, и его применение, безусловно, требует дальнейшего изучения ».
На исследования NanoFlares у совместной группы, в которую входили научные сотрудники NTU доктор Дэвид Йео и доктор Кристиан Вираджа, проводившие лабораторные эксперименты, потребовалось два года.Будущие приложенияВ других недавно опубликованных или принятых рецензируемых журнальных статьях, таких как комментарий SLAS Technology, д-р Йео подробно описывает потенциальные применения NanoFlares для других кожных заболеваний, таких как рак кожи, поскольку последовательности ДНК на наночастицах взаимозаменяемы.Этот новый метод может быть дополнительным инструментом для мониторинга и анализа других кожных заболеваний, для обнаружения которых обычно в значительной степени используются биопсии.
Теперь, когда доказано, что NanoFlares способны связываться с целевым биомаркером и обеспечивать легкое визуальное обнаружение, теоретически можно было бы сконструировать различные спайки ДНК для нацеливания на биомаркеры, присутствующие при других распространенных кожных заболеваниях.Команда подала заявку на патент на эту технологию через отдел инноваций и коммерциализации NTU, NTUitive, и планирует лицензировать технологию для коммерциализации.