Kredit: Domain Publik Pixabay/CC0
Terinspirasi oleh jahitan yang dikembangkan ribuan tahun yang lalu, para insinyur MIT telah merancang jahitan “pintar” yang tidak hanya dapat menahan jaringan pada tempatnya, tetapi juga mendeteksi peradangan dan melepaskan obat.
Jahitan baru ini berasal dari jaringan hewan, mirip dengan jahitan “catgut” yang pertama kali digunakan oleh orang Romawi kuno. Dalam sentuhan modern, tim MIT melapisi jahitan dengan hidrogel yang dapat disematkan dengan sensor, obat, atau bahkan sel yang melepaskan molekul terapeutik.
“Apa yang kami miliki adalah jahitan yang dibuat secara biologis dan dimodifikasi dengan lapisan hidrogel yang mampu menjadi reservoir untuk sensor peradangan, atau untuk obat-obatan seperti antibodi monoklonal untuk mengobati peradangan. Hebatnya, lapisan tersebut juga memiliki kapasitas untuk mempertahankan sel-sel yang ada. layak untuk waktu yang lama, “kata Giovanni Traverso, seorang profesor teknik mesin di MIT, seorang ahli gastroenterologi di Brigham and Women’s Hospital, dan penulis senior studi tersebut.
Para peneliti membayangkan bahwa jahitan ini dapat membantu pasien penyakit Crohn sembuh setelah operasi pengangkatan sebagian usus. Jahitan juga bisa diadaptasi untuk digunakan untuk menyembuhkan luka atau sayatan bedah di tempat lain di tubuh, kata para peneliti.
Mantan postdocs MIT Jung Seung Lee dan Hyunjoon Kim adalah penulis utama makalah, yang muncul hari ini, 16 Mei, di jurnal Matter.
Terinspirasi oleh catgut
Jahitan catgut — yang terbuat dari untaian kolagen murni dari sapi, domba, atau kambing (tetapi bukan kucing) —membentuk simpul kuat yang secara alami larut dalam waktu sekitar 90 hari. Meskipun jahitan sintetik yang dapat diserap juga tersedia, catgut masih digunakan dalam banyak jenis pembedahan.
Traverso dan rekan-rekannya ingin melihat apakah mereka dapat membangun jenis jahitan yang berasal dari jaringan ini untuk membuat bahan yang kuat dan dapat diserap, dan memiliki fungsi lanjutan seperti penginderaan dan penghantaran obat.
Jahitan seperti itu bisa sangat berguna untuk pasien penyakit Crohn yang perlu mengangkat sebagian usus karena penyumbatan akibat jaringan parut atau peradangan yang berlebihan. Prosedur ini membutuhkan penyegelan kembali kedua ujung yang tertinggal setelah satu bagian usus diangkat. Jika segel itu tidak melekat erat, bisa menyebabkan kebocoran yang berbahaya bagi pasien.
Untuk membantu mengurangi risiko ini, tim MIT ingin merancang jahitan yang tidak hanya menahan jaringan di tempatnya tetapi juga mendeteksi peradangan, tanda peringatan dini bahwa usus yang ditutup kembali tidak sembuh dengan baik.
Para peneliti membuat jahitan baru mereka dari jaringan babi, yang mereka “deselularisasi” menggunakan deterjen, untuk mengurangi kemungkinan menyebabkan peradangan pada jaringan inang. Proses ini meninggalkan bahan bebas sel yang oleh para peneliti disebut “De-gut”, yang mengandung protein struktural seperti kolagen, serta biomolekul lain yang ditemukan dalam matriks ekstraseluler yang mengelilingi sel.
Setelah mengeringkan jaringan dan memelintirnya menjadi untaian, para peneliti mengevaluasi kekuatan tariknya — ukuran berapa banyak peregangan yang dapat ditahannya sebelum putus — dan menemukan bahwa itu sebanding dengan jahitan catgut yang tersedia secara komersial. Mereka juga menemukan bahwa jahitan De-gut menginduksi lebih sedikit respons imun dari jaringan di sekitarnya daripada catgut tradisional.
“Jaringan deselularisasi telah banyak digunakan dalam pengobatan regeneratif dengan biofungsionalitasnya yang luar biasa,” kata Lee. “Kami sekarang menyarankan platform baru untuk melakukan penginderaan dan pengiriman menggunakan jaringan yang dideselularisasi, yang akan membuka aplikasi baru dari bahan yang berasal dari jaringan.”
Aplikasi cerdas
Selanjutnya, para peneliti mulai menyempurnakan bahan jahitan dengan fungsi tambahan. Untuk melakukan itu, mereka melapisi jahitan dengan lapisan hidrogel. Di dalam hidrogel, mereka dapat menanamkan beberapa jenis muatan—mikropartikel yang dapat merasakan peradangan, berbagai molekul obat, atau sel hidup.
Untuk aplikasi sensor, para peneliti merancang mikropartikel yang dilapisi dengan peptida yang dilepaskan ketika enzim terkait peradangan yang disebut MMP ada di jaringan. Peptida tersebut dapat dideteksi menggunakan tes urin sederhana.
Para peneliti juga menunjukkan bahwa mereka dapat menggunakan lapisan hidrogel untuk membawa obat yang digunakan untuk mengobati penyakit radang usus, termasuk steroid yang disebut deksametason dan antibodi monoklonal yang disebut adalimumab. Obat ini dibawa oleh mikropartikel yang terbuat dari polimer yang disetujui FDA seperti PLGA dan PLA, yang digunakan untuk mengontrol laju pelepasan obat. Pendekatan ini juga dapat diadaptasi untuk memberikan jenis obat lain seperti antibiotik atau obat kemoterapi, kata para peneliti.
Jahitan cerdas ini juga dapat digunakan untuk mengantarkan sel terapeutik seperti sel punca. Untuk mengeksplorasi kemungkinan itu, para peneliti menyematkan jahitan dengan sel punca yang direkayasa untuk mengekspresikan penanda fluoresen, dan menemukan bahwa sel tetap bertahan setidaknya selama tujuh hari saat ditanamkan pada tikus. Sel-sel itu juga mampu menghasilkan faktor pertumbuhan endotel vaskular (VEGF), faktor pertumbuhan yang merangsang pertumbuhan sel darah.
Para peneliti sekarang bekerja untuk menguji lebih lanjut masing-masing aplikasi yang mungkin ini, dan meningkatkan proses pembuatan jahitan. Mereka juga berharap untuk mengeksplorasi kemungkinan menggunakan jahitan di bagian tubuh selain saluran pencernaan.
Informasi lebih lanjut: Giovanni Traverso, Platform jahitan deselularisasi usus multifungsi, Matter (2023). DOI: 10.1016/j.matt.2023.04.015. www.cell.com/matter/fulltext/S2590-2385(23)00201-1
Disediakan oleh Massachusetts Institute of Technology
Kisah ini diterbitkan ulang atas izin MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), sebuah situs populer yang meliput berita tentang penelitian, inovasi, dan pengajaran MIT.
Kutipan: Insinyur merancang jahitan yang dapat mengantarkan obat atau merasakan peradangan (2023, 16 Mei) diambil 16 Mei 2023 dari https://medicalxpress.com/news/2023-05-sutures-drugs-inflammation.html
Dokumen ini tunduk pada hak cipta. Terlepas dari kesepakatan yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.