İskemik inme, her yıl milyonlarca insanı etkileyen ve beyin dokusunun ölümüne yol açan bir durumdur. Kan pıhtısının beyne kan akışını engellemesiyle başlayan bu süreçte, acil tedaviler pıhtıyı eriterek hayatta kalan dokuyu kurtarmaya odaklanır; ancak ölmüş doku geri getirilemez. Duke Üniversitesi'nden biyomedikal mühendisler, bu eksikliği doldurmak amacıyla, inme sonrası oluşan beyin boşluğunu iyileştirici bir enjeksiyonlu biyomaterial geliştirdi. Çalışma, fare modellerinde yapılan deneylerle, bu malzemenin beyin boşluğunu yeni kan damarları ve sinir lifleri için elverişli bir ortam haline getirdiğini gösterdi.
Geliştirilen scaffold, MAPS (microporous annealed particle scaffolds) adı verilen mikroporöz hidrojel parçacıklarından oluşur. Parçacıklar, gözenekli bir yapı oluşturarak hücrelerin içine girebileceği ve yeniden yapılandırma sürecine katılabileceği bir çerçeve sunar. Araştırmacılar, bu yapıyı sadece fiziksel bir destek olarak değil, aynı zamanda bağışıklık, vasküler ve sinirsel iyileşme süreçlerini koordine eden bir mikroçevre olarak tasarladıklarını vurguladı. "Biz sadece beyne bir madde koymuyoruz, yerel bir ortam mühendisliği yapıyoruz," diyen Robert Plonsey Distinguish Professor Tatiana Segura, bu yaklaşımın çoklu iyileşme yollarını aynı anda tetikleyebileceğini belirtti.
Scaffold'ın etkinliğini artırmak için araştırmacılar, laboratuvar ortamında yetiştirilmiş astrositlerden elde edilen ekstrasellüler vezikülleri (EV) hidrojel parçacıklarının yüzeyine kimyasal olarak bağladılar. Bu sayede iyileşme sinyalleri scaffold içinde yoğunlaşarak, gelen hücrelerin bu sinyallerle daha sık temas etmesi sağlandı. Özellikle IL‑4 ve C1q moleküllerinin kombinasyonu, makrofajlar ve şaşırtıcı bir şekilde uzun süre kalıcı bir nüfuz eden nötrofiller gibi bağışıklık hücrelerini çekmede etkili oldu. Nötrofiller genellikle inme erken evrelerinde inflamasyon ve doku hasarıyla ilişkilendirilirken, bu çalışmada doğru sinyal ve ortam koşullarında onların iyileşmeyi destekleyebileceği ortaya konuldu.
Bağışıklık hücrelerinin scaffold içine yönlendirilmesi, yeni kan damarlarının oluşumunu tetikledi; inme boşluğunda yoğun bir vaskülerizasyon gözlendi. Aynı zamanda, yaralı bölge içinde ve çevresinde aksiyon potansiyeli taşıyan aksonel liflerin sayısı arttı. Bu biyolojik değişiklikler, farelerde motor fonksiyonların iyileşmesiyle doğrulandı. Özellikle, scaffold uygulanan fareler, grid‑walking testi gibi ince motor kontrol gerektiren görevlerde kontrol gruplarına göre daha yüksek performans sergiledi.
Bu bulgular, inme sonrası beyin dokusunun tamamen kaybolduğu durumlarda dahi, biyomühendislik temelli bir yaklaşımın doku yenilenmesini mümkün kılabileceğini gösteriyor. Araştırma ekibi, immün hücrelerin zamanlaması, konumu ve aldıkları sinyallerin iyileşme sürecindeki rolünün yeniden değerlendirilmesi gerektiğini vurguladı. "Nötrofillerin rolü, ne zaman geldiklerine, nerede bulunduklarına ve çevrelerinden aldıkları sinyallere bağlı olarak değişiyor," diyen postdoctoral araştırmacı Shangjing Xin, bu stratejinin klinik uygulamalara taşınması halinde inme hastalarının rehabilitasyon sürecine yeni bir boyut kazandırabileceğini belirtti. Çalışma, Cell Biomaterials dergisinde yayımlanarak, beyin onarımında biyomaterial ve immün modülasyonun birleştiği yeni bir araştırma alanının kapılarını araladı.
