Bawełniana gaza i bandaż odchodzą do lamusa. Uczeni testują opatrunki, które zapewniają optymalne środowisko w gojącej się ranie, przyspieszają regenerację uszkodzonej skóry, w inteligentny sposób niszczą bakterie i sygnalizują zagrożenie infekcją

Lekarze już teraz dysponują wieloma opatrunkami, które w niczym nie przypominają tradycyjnej białej tkaniny. Mają postać żeli i pianek, które doskonale chronią ranę przed zakażeniem, ale pozwalają jej oddychać, utrzymują odpowiednią wilgotność i przyspieszają usuwanie martwych tkanek. Łatwiej jest je dopasować do kształtu ciała, są też praktyczniejsze – w niektórych można nawet brać prysznic.

„Ich zadaniem jest zapewnienie odpowiedniego środowiska, przede wszystkim właściwej wilgotności” – opowiada o już dostępnych rozwiązaniach prof. Jan Szopa-Skórkowski z Uniwersytetu Wrocławskiego, twórca unikatowych w skali światowej opatrunków z genetycznie zmodyfikowanego lnu. „Opatrunki oparte na celulozie i innych organicznych polimerach są obojętne dla komórek, z którymi mają kontakt. Obecnie prowadzonych jest wiele prac nad dodaniem biologicznie czynnych substancji, które aktywnie biorą udział w gojeniu się rany. To trudne zadanie, bo takie związki z czasem ulegają rozkładowi, np. utleniają się” – wyjaśnia wrocławski naukowiec.

Szukając nowych rozwiązań, uczeni z Massachusetts General Hospital umieścili w żelowym opatrunku tzw. czynnik wzrostowy keratynocytów, czyli substancję pobudzającą namnażanie komórek naskórka. Połączono ją z innym białkiem, dzięki czemu uzyskano kompleksy, które są stabilne i potrafią wnikać głęboko w ranę. W badaniach na myszach zaobserwowano wyraźną poprawę gojenia ran.

Cudowny żel
Eksperymentując z żelowym opatrunkiem, uczeni z Johns Hopkins University dokonali niespodziewanego odkrycia. W opatrunku nakładanym na rany powstałe po głębokich oparzeniach zamierzali umieścić komórki macierzyste i czynniki wzrostu pobudzające regenerację skóry. Okazało się jednak, że nie jest to konieczne. Wodny żel, bez żadnych biologicznych dodatków, powodował u myszy, na których przeprowadzano doświadczenia, odtworzenie niemalże zdrowej skóry razem z mieszkami włosowymi i gruczołami łojowymi. Po upływie dwudziestu jeden dni opatrunek ulegał wchłonięciu, a skóra nabierała zdrowego wyglądu. Tak rewelacyjne wyniki nie są osiągane nawet przy użyciu bardzo drogich i trudnych do otrzymania tzw. substytutów skóry, które łączą w sobie cechy opatrunku i przeszczepu. razem z mieszkami włosowymi i gruczołami łojowymi. Po upływie dwudziestu jeden dni opatrunek ulegał wchłonięciu, a skóra nabierała zdrowego wyglądu. Tak rewelacyjne wyniki nie są osiągane nawet przy użyciu bardzo drogich i trudnych do otrzymania tzw. substytutów skóry, które łączą w sobie cechy opatrunku i przeszczepu. „To tylko polisacharydowy żel, bez dodatku czynników wzrostu czy komórek, ale według naszej wiedzy to jedyna terapia, która pozwala zregenerować kompletną strukturę skóry razem z mieszkami włosowymi i gruczołami – mówi prof. Sharon Gerecht kierująca pracami nad tym niezwykłym żelem. Naukowcy przyznają, że nie do końca rozumieją zachodzące w nim procesy.

Sprytny bandaż
Istnieją jednak przypadki, w których dodanie aktywnych biologicznie składników może uratować życie. Do takich substancji należą np. antybiotyki albo czynniki tamujące krwawienie. W Massachusetts Institute of Technology opracowano opatrunek zawierający trombinę – naturalną substancję odpowiedzialną za krzepnięcie krwi. Aby zapobiec jej przedwczesnemu rozkładowi, połączono ją z innym naturalnym związkiem organicznym. Roztworem tych cząsteczek nasączono specjalną piankę. W badaniach na zwierzętach pianka z trombiną w ciągu minuty tamowała krwawienie, którego zwykła gaza nie była w stanie zatamować nawet w czasie dwunastu minut. To idealny opatrunek dla żołnierzy i służb ratowniczych. Jest wyjatkowo prosty w użyciu. Można go przechowywać przez kilka miesięcy, zaaplikować w trudnych warunkach i łatwo dopasować do dowolnej części ciała.

Aktywne substancje mogą znaleźć się także w specjalnej tkaninie opatrunkowej nowej generacji. Naukowcy z uniwersytetu w Tel Awiwie opracowali zawierające antybiotyk włókno, które powoli się rozpuszcza, stopniowo uwalniając lek. Ponieważ działa na powierzchni rany, unieszkodliwia bakterie, zanim jeszcze wnikną w głąb ciała i stworzą poważne zagrożenie. Miejscowe działanie pozwala też użyć wyższego stężenia bez szkody dla organizmu. To bardzo ważne, bo np. przy rozległych poparzeniach to właśnie infekcje są często przyczyną śmierci.
Chorobotwórcze mikroby często też opanowują długo niegojące się uszkodzenia skóry. „W przewlekłych ranach, które badaliśmy, znajdowało się wiele groźnych patogenów. Najczęściej był to gronkowiec, ale także inne gatunki bakterii i grzybów – opowiada prof. Szopa-Skórkowski. – Dlatego opatrunki z lekami mogą się okazać bardzo pomocne w ich skutecznym leczeniu”.

Wolno rozkładające się włókno z lekarstwem to duży postęp, ale można podejść do problemu w jeszcze bardziej inteligentny sposób. Po co uwalniać antybiotyk, jeśli nie ma groźnych patogenów? Na takim założeniu opiera się międzynarodowy projekt kierowany przez uczonych z Planck-Institute for Polymer Research. Jedenaście ośrodków naukowych pracuje nad opatrunkiem, który będzie uwalniał odpowiednie substancje wyłącznie w obecności niebezpiecznych bakterii. Opracowano już tkaninę z nanokapsułkami, które reagują na toksyny produkowane przez wybrane mikroorganizmy. Kiedy się z nimi spotkają, otwierają się i uwalniają antybiotyk. Teraz badacze chcą dodać do nich barwnik, który będzie wydzielany razem z lekarstwem, informując o zakażeniu.

Opatrunki, które mówią
Ponieważ wiedza lekarza jest podstawą do podjęcia właściwych działań, opracowywane są różne sposoby alarmowania go o zagrożeniu. Uczeni z Fraunhofer Research Institution for Modular Solid State Technologies EMFT stworzyli opatrunki z tkaniny, która zmienia kolor pod wpływem zmian odczynnika pH. W normalnych warunkach jest on stosunkowo niski, lecz w przypadku infekcji podnosi się. Tkanina przybiera wtedy purpurową barwę.  Teraz niemiecki zespół zamierza dodać jeszcze optyczny czujnik, który będzie podawał dokładną wartość pH. W australijskim Monach University opracowano podobne włókno, które zmienia kolor pod wpływem wywołanych infekcją wahań temperatury w ranie.

Inteligentne opatrunki mogą pomagać także w innych przypadkach niż otwarte uszkodzenia skóry. Zespół naukowców z Fraunhofer Institute for Manufacturing Engineering and Automation zaprojektował  elektroniczną opaskę zakładaną na uszkodzone kolano. Zamontowano w niej sensory magnetyczne, akcelerometry i czujniki rotacji. Nie ograniczając ruchu, opaska nieustannie go monitoruje i zbiera dane. Dzięki nim zarówno lekarz, jak i pacjent dokładnie widzą nawet bardzo drobne postępy w leczeniu, które nie byłyby zauważalne gołym okiem. Zaplanowano już opracowanie podobnych opasek na bark i biodro.

Dzięki zebranym informacjom można w razie potrzeby zmodyfikować terapię, a w przypadku jej powodzenia pacjent otrzymuje dodatkową motywację. Dla chorego nie ma bowiem nic lepszego jak wiadomość, że wraca do zdrowia.