DOI: https://doi.org/10.1038/s44385-025-00053-7
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41551433
تاريخ النشر: 2026-01-16
المؤلف: Mary E. Dickenson وآخرون
الموضوع الرئيسي: دراسات تفاعل سطح البوليمر
نظرة عامة
استجابة الجسم الغريب (FBR) هي رد فعل مناعي معقد يحدث عندما يتم زرع المواد الحيوية في الجسم، وعادة ما يُنظر إليها على أنها ضارة بسبب ارتباطها بفشل الزرع. تسلط هذه المراجعة الضوء على النتائج الحديثة التي تشير إلى أنه يمكن استغلال FBR لتحقيق نتائج مفيدة في مجالات مثل هندسة الأنسجة ومراقبة الأمراض. تشمل FBR عدة مراحل، بما في ذلك امتصاص البروتينات، الالتهاب الحاد، الالتهاب المزمن، والتغليف الليفي، كل منها يتميز بأحداث خلوية وجزيئية محددة. في البداية، تمتص البروتينات على سطح الزرع، مما يؤدي إلى استقطاب العدلات والوحيدات، التي تتمايز إلى بلعميات. إذا لم تتمكن البلعمات من بلع المادة، تنتقل الاستجابة إلى مرحلة مزمنة، تتميز بالتحول من البلعمات المؤيدة للالتهاب (M1) إلى البلعمات المضادة للالتهاب (M2)، مما يؤدي إلى التغليف الليفي.
يجادل المؤلفون بضرورة تغيير النموذج في فهم FBR، مقترحين أنه يجب عدم النظر إليها فقط كاستجابة سلبية ولكن كعملية ديناميكية يمكن التلاعب بها لأغراض علاجية. يؤكدون على إمكانية FBR لتسهيل هندسة الأنسجة في الموقع، وتعزيز تvascularization من هياكل الأنسجة، وتوفير رؤى تشخيصية حول حالة الجهاز المناعي. من خلال التعرف على الطبيعة متعددة الأوجه لـ FBR، يمكن للباحثين استكشاف تطبيقاتها في معالجة التحديات الطبية الكبيرة، مما يحولها إلى أداة قيمة في الهندسة الطبية الحيوية والطب التجديدي.
طرق
تناقش هذه القسم تطبيق استجابة الجسم الغريب (FBR) في إنشاء كبسولات ليفية لتثبيت المواد المزروعة، خاصة في سياق علاج عيوب العظام وزرع خلايا الجزر. تسهل تقنية ماسكليت، التي تتضمن وضع فواصل من أسمنت بوليميثيل ميثاكريلات في عيوب العظام، تشكيل كبسولة ليفية تثبت طعوم العظام في مكانها، وتعزز التvascularization، وتخفف من الامتصاص السريع. من الجدير بالذكر أن الغشاء الوعائي الناتج من خلال هذه التقنية يفرز عامل نمو بطانة الأوعية الدموية في الأسبوعين الثاني والرابع، على الرغم من أن توقيت إزالة الفاصل قد يؤثر على نتائج التvascularization الملاحظة سريريًا.
بالإضافة إلى ذلك، تم استخدام FBR لتعزيز بقاء خلايا الجزر البنكرياسية المزروعة من خلال إنشاء جيب تحت الجلد مسبق التvascularization. لقد أظهرت هذه الطريقة نتائج واعدة في نماذج الحيوانات الصغيرة، مما يدل على تحسين بقاء الجزر والسيطرة على نسبة السكر في الدم مقارنة بأساليب الزرع التقليدية. تستكشف التجارب السريرية الجارية سلامة وفعالية هذه التقنية لزرع الجزر، مع ملاحظات أولية للنجاحات أيضًا في زرع خلايا بصيلات الشعر. علاوة على ذلك، تم الإبلاغ عن تقدم في تعديل أسطح الزرع لتعزيز FBR المواتية، بما في ذلك استخدام المواد المسامية لتعزيز تكامل الأنسجة وتثبيت الأجهزة الطبية، مثل غلاف ضغط القلب الروبوتي، مع الأنسجة الأصلية.
مناقشة
يوفر قسم المناقشة في ورقة البحث نظرة شاملة على استجابة الجسم الغريب (FBR) تجاه المواد المزروعة، والتي تُعتبر تقليديًا رد فعل ضار يؤثر على فعالية وطول عمر الأجهزة الطبية. تعمل FBR كآلية دفاع بيولوجية تهدف إلى عزل المواد الغريبة، مما يؤدي إلى تحديات مثل تشكيل كبسولات ليفية وفشل الأجهزة، مما يتسبب في تكاليف كبيرة سنويًا. تم استخدام استراتيجيات متنوعة للتخفيف من FBR، بما في ذلك تعديلات على كيمياء المواد، وتضاريس السطح، وإدخال عوامل نشطة حيويًا. على الرغم من عدم وجود نهج قد أزال FBR تمامًا، فقد تم إحراز تقدم لتحسين أداء وعمر الزرعات.
تسلط الورقة الضوء على أهمية خصائص المواد، مثل كيمياء السطح والخصائص الفيزيائية، في التأثير على FBR. على سبيل المثال، أظهرت المواد الحيوية المستمدة من الطبيعة والأسطح الثنائية الأيونات استجابة التهابية مخفضة مقارنة بالبدائل الاصطناعية. بالإضافة إلى ذلك، تلعب الخصائص الميكانيكية للزرعات، بما في ذلك نسيج السطح والهندسة، دورًا حاسمًا في تعديل FBR. تم استكشاف تقنيات مثل توصيل الأدوية المضادة للالتهاب والتنشيط الميكانيكي أيضًا للتحكم في الاستجابة المناعية المحلية. تختتم القسم باقتراح تغيير النموذج في رؤية FBR ليس فقط كتحدٍ ولكن كأداة محتملة لهندسة الأنسجة، مع تطبيقات تتراوح من طعوم الأوعية الدموية الذاتية إلى تعزيز التvascularization من هياكل المواد الحيوية. يفتح هذا الإطار آفاقًا لاستراتيجيات علاجية مبتكرة تستفيد من FBR لتحقيق نتائج مفيدة في الطب التجديدي.
DOI: https://doi.org/10.1038/s44385-025-00053-7
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41551433
Publication Date: 2026-01-16
Author(s): Mary E. Dickenson et al.
Primary Topic: Polymer Surface Interaction Studies
Overview
The foreign body response (FBR) is a complex immune reaction that occurs when biomaterials are implanted in the body, traditionally viewed as detrimental due to its association with implant failure. This review highlights recent findings that suggest the FBR can be harnessed for beneficial outcomes in areas such as tissue engineering and disease monitoring. The FBR encompasses several stages, including protein adsorption, acute inflammation, chronic inflammation, and fibrotic encapsulation, each characterized by specific cellular and molecular events. Initially, proteins adsorb to the implant surface, leading to the recruitment of neutrophils and monocytes, which differentiate into macrophages. If the macrophages cannot phagocytose the material, the response transitions to a chronic phase, marked by a shift from pro-inflammatory (M1) to anti-inflammatory (M2) macrophages, resulting in fibrotic encapsulation.
The authors argue for a paradigm shift in understanding the FBR, proposing that it should not solely be viewed as a negative response but rather as a dynamic process that can be manipulated for therapeutic purposes. They emphasize the potential of the FBR to facilitate in situ tissue engineering, enhance the vascularization of tissue constructs, and provide diagnostic insights into immune system status. By recognizing the FBR’s multifaceted nature, researchers can explore its applications in addressing significant medical challenges, thereby transforming it into a valuable tool in biomedical engineering and regenerative medicine.
Methods
The section discusses the application of the foreign body response (FBR) in creating fibrotic capsules for anchoring implanted materials, particularly in the context of bone defect treatment and islet cell transplantation. The Masquelet technique, which involves the placement of polymethyl methacrylate cement spacers in bone defects, facilitates the formation of a fibrotic capsule that holds bone grafts in place, enhances vascularization, and mitigates rapid resorption. Notably, the vascularized membrane generated through this technique secretes vascular endothelial growth factor at 2 and 4 weeks, although the timing of spacer removal may influence the vascularization outcomes observed clinically.
Additionally, the FBR has been utilized to enhance the survival of transplanted pancreatic islets by creating a pre-vascularized subcutaneous pocket. This approach has shown promising results in small animal models, demonstrating improved islet survival and glycemic control compared to traditional implantation methods. Ongoing clinical trials are exploring the safety and efficacy of this technique for islet transplantation, with preliminary successes also noted in hair follicle cell transplantation. Furthermore, advancements in modifying implant surfaces to promote a favorable FBR have been reported, including the use of porous materials to enhance tissue integration and anchoring of medical devices, such as a robotic cardiac compression sleeve, to native tissues.
Discussion
The discussion section of the research paper provides a comprehensive overview of the Foreign Body Response (FBR) to implanted materials, traditionally viewed as a detrimental reaction that compromises the efficacy and longevity of medical devices. The FBR serves as a biological defense mechanism aimed at isolating foreign materials, leading to challenges such as the formation of fibrotic capsules and device failure, which incurs significant costs annually. Various strategies have been employed to mitigate the FBR, including modifications to material chemistry, surface topography, and the incorporation of bioactive agents. While no approach has completely eliminated the FBR, advancements have been made to enhance the performance and lifespan of implants.
The paper highlights the importance of material properties, such as surface chemistry and physical characteristics, in influencing the FBR. For instance, naturally-derived biomaterials and zwitterionic surfaces have shown reduced inflammatory responses compared to synthetic alternatives. Additionally, the mechanical properties of implants, including surface texture and geometry, play a crucial role in modulating the FBR. Techniques such as the delivery of anti-inflammatory drugs and mechanical actuation have also been explored to control the local immune response. The section concludes by suggesting a paradigm shift in viewing the FBR not merely as a challenge but as a potential tool for tissue engineering, with applications ranging from autologous vascular grafts to enhancing the vascularization of biomaterial constructs. This reframing opens avenues for innovative therapeutic strategies that leverage the FBR for beneficial outcomes in regenerative medicine.