Nanożel na skórę

Czasem naukowcy dobrze wiedzą, co może nam pomóc, ale mają problemy z dostarczeniem tego w odpowiednie miejsce w organizmie. Tak było w przypadku czynników wzrostu – substancji, które pobudzają komórki do różnicowania się i dzielenia, stymulując np. procesy gojenia się. Szczególnym zainteresowaniem badaczy cieszy się czynnik wzrostu keratynocytów (KGF). „Z wcześniejszych badań wiadomo było, że może on pomóc w terapii trudno gojących się ran. Jednak stosowano go bezpośrednio na uszkodzone tkanki, co sprawiało, że nie mógł wniknąć głębiej, a zarazem wymagało to użycia dużych ilości tej kosztownej substancji” – wyjaśnia dr Piyush Koria z Massachusetts General Hospital Center for Engineering in Medicine. Jego zespół znalazł skuteczniejsze rozwiązanie – wyprodukował kuliste nanocząstki zbudowane z KGF oraz białek o budowie zbliżonej do elastyny (jednego z podstawowych składników skóry) i dodał do nich żel z fibryny (ta z kolei tworzy rusztowanie dla skrzepów krwi). Taki specyfik może wniknąć głęboko w skórę, dostarczając czynnik wzrostu komórkom, które go potrzebują. Uczeni z powodzeniem przetestowali go na myszach i twierdzą, że taki żel może być stosowany do leczenia odleżyn czy owrzodzeń cukrzycowych. „W podobny sposób można będzie dostarczać inne czynniki wzrostu – być może nawet kilka jednocześnie” – dodaje prof. Martin Yarmush, dyrektor Center for Engineering in Medicine.

Rozpuszczalny bandaż

Zmiana opatrunków na ciężkich ranach bywa udręką dla pacjenta. Nierzadko też w bandażach mnożą się groźne bakterie, mogące doprowadzić nawet do śmierci. Oba te problemy za jednym zamachem może rozwiązać wynalazek prof. Meital Zilberman z Uniwersytetu w Tel Awiwie. Opracowała ona włókna, których struktura przypomina ludzką skórę. Można z nich wyprodukować opatrunek i nasączyć go antybiotykiem, a gdy rana się wygoi, tkanina ulegnie rozkładowi i zniknie. Prof. Zilberman nazwała swój wynalazek „drugą skórą” i rozpoczęła próby kliniczne, które mają wykazać, czy sprawdzi się on w praktyce.

Tkanki na miarę

Hodowanie narządów na zamówienie to wielkie i nadal niespełnione marzenie medycyny. Uczeni próbują więc prostszych rozwiązań. Jednym z nich jest rozpylanie komórek na uszkodzone tkanki. Technologię tę opracowuje m.in. fi rma Avita Medical pod nazwą ReCell. Od pacjenta cierpiącego np. wskutek poparzeń pobierana jest krew lub fragment skóry. Z tego materiału uczeni izolują komórki macierzyste (te, które mogą się dzielić i dawać początek nowej tkance), dodają do nich substancje pomocnicze, a następnie napylają miksturę na uszkodzone miejsce. Taka technika może zastąpić przeszczepy skóry lub ułatwić ich przyjęcie się. ReCell przetestowano m.in. u ofiar zamachów bombowych na Bali w 2002 r. O krok dalej poszli specjaliści z Wake Forest Institute of Regenerative Medicine – aplikują komórki bardzo precyzyjnie dzięki urządzeniu przypominającemu drukarkę atramentową. Najpierw napylają warstwę fibroblastów (komórek tkanki łącznej, które służą za „fundament”), potem keratynocytów (komórki naskórka), odtwarzając naturalną strukturę skóry.

Świetlna regeneracja

NASA i amerykańska armia od lat pracują nad przenośnymi urządzeniami, które pozwolą astronautom czy żołnierzom na szybkie „opatrzenie” urazów. Pomocne okazało się w tym promieniowanie podczerwone o długości fali 670 nanometrów (to tzw. bliska podczerwień). Wiadomo, że pobudza ono regenerację różnego rodzaju komórek – od tych wchodzących w skład nabłonków czy naskórka po siatkówkę oka. „Bliska podczerwień dodaje komórkom energii i ułatwia gojenie się ran” – mówi prof. Harry Whelan z Medical College of Wisconsin. Dużą część tego światła pochłaniają mitochondria – wewnątrzkomórkowe „elektrownie”, niezbędne do pozyskiwania energii z pożywienia. Na bazie tych odkryć firma WARP Photomedicine wyprodukowała panele z diodami LED emitującymi leczniczą podczerwień. Obiecujące efekty daje też światło niebieskofi oletowe (400–500 nm). Z kolei zieleń może się wkrótce kojarzyć się z nieinwazyjnym „szyciem”. Nad takim wynalazkiem pracuje zespół prof. Irene Kochevar z Massachusetts General’s Wellman Center for Photomedicine. Uczeni stosują barwnik, który pod wpływem intensywnego zielonego światła staje się biologicznym klejem, łączącym uszkodzone tkanki. Takie zespolenie jest mocniejsze niż klasyczne szwy, nie przepuszcza wody i ogranicza powstawanie blizn. „Co więcej, można je zastosować nawet do łączenia przerwanych nerwów czy naczyń krwionośnych” – mówi prof. Kochevar. Możliwe więc, że aktywowany światłem klej stanie się w niedalekiej przyszłości standardowym wyposażeniem karetek pogotowia albo domowych apteczek. 

Daj sobie w kość W leczeniu złamań też pojawiają się obiecujące nowości. Jedna z nich to LIPUS, czyli pulsujące ultradźwięki o niskiej intensywności. Wytwarza je niewielkie urządzenie o nazwie Exogen, którego głowicę przykłada się do skóry nad złamaną kością na zaledwie 20 minut dziennie. Testy przeprowadzone przez niemieckich uczonych wykazały, że pod wpływem ultradźwięków złamania goją się szybciej. Inną eksperymentalną metodą jest użycie osteoblastów – komórek kościotwórczych, wyhodowanych z próbki szpiku pobranej od pacjenta. Badacze koreańscy dowiedli, że wstrzyknięcie takich komórek w rejon złamania przyspiesza zrastanie się kości długich.

Szklana wata opatrunkowa

 

„Wszyscy pacjenci z entuzjazmem mówili o tym materiale. Kojarzył im się z watą cukrową” – opowiada Peggy Taylor, pielęgniarka nadzorująca testy kliniczne nowego rodzaju bioszkła. Uczeni z Missouri University of Science and Technology użyli DermaFuse produkowanego przez firmę Mo-Sci. Zawiera ono m.in. bor (sprawia, że materiał jest biokompatybilny), lit (hamuje namnażanie się bakterii takich jak gronkowce, salmonella czy E. coli) i wapń (sprzyja gojeniu się ran, ułatwiając komórkom dotarcie do uszkodzonego miejsca). Wata wykonana z takiego szkła może być dowolnie uformowana i dopasowana do zranienia, a wykonany z niej opatrunek po jakimś czasie sam znika. Uczeni przyznają, że nie wiedzą jeszcze, co dokładnie się z nim dzieje, ale terapia wydaje się skuteczna i pozbawiona skutków ubocznych, a do tego jest tania. DermaFuse z powodzeniem przetestowano na chorych cierpiących na owrzodzenia żylakowate, powstające na nogach wskutek zaburzeń w odpływie krwi. „Nasi pacjenci mieli takie niegojące się rany od lat. Po kilku miesiącach terapii udało się je wyleczyć u większości z nich” – mówi Peggy Taylor. Bioszkło może też znaleźć zastosowanie np. w terapii rozległych oparzeń. Wiadomo już bowiem, że materiał ten znacznie ogranicza tworzenie się blizn, stanowiących duży problem przy tego typu ranach.

Ultradźwiękowy skalpel

To urządzenie rodem z filmów science fiction – twierdzili uczeni, prezentując je po raz pierwszy. Technologia zwana HIFU (high-intensity focused ultrasound, czyli skupione ultradźwięki o dużej intensywności) pozwala na dokonywanie operacji wewnątrz ciała pacjenta „zdalnie”, bez nacinania tkanek. Przykładem może być odma opłucnowa – zagrażający życiu stan, do którego dochodzi po przebiciu płuca. „Nikt wcześniej nie próbował stosować w takim przypadku ultradźwięków. My to zrobiliśmy i mamy znakomite rezultaty” – mówi dr Shahram Vaezy z University of Washington. Skoncentrowana ultradźwiękowa wiązka – dziesiątki tysięcy razy silniejsza niż ta stosowana podczas badania USG – zadziałała w tym przypadku trochę jak laser. Podgrzała uszkodzoną tkankę, co doprowadziło do zamknięcia i zagojenia przebitego płuca. „W testach na świniach ponad 95 proc. otworów zamykało się po dwuminutowym zabiegu” – mówi dr Vaezy. Ultradźwięki są w takich przypadkach lepsze od lasera – mogą przenikać swobodnie przez tkanki i bardzo precyzyjnie podgrzewają wybrane miejsce. Dlatego technologia HIFU jest obecnie testowana przez firmę Mirabilis Medica jako „bezkrwawy skalpel”, którym będzie można usuwać guzy nowotworowe albo hamować krwotoki wewnętrzne (np. ze śledziony), zamykając uszkodzone naczynia bez konieczności operowania pacjenta.

Wyliżesz się z tego

W tym powiedzeniu jest więcej prawdy, niż moglibyśmy przypuszczać. Uczeni holenderscy wykazali, że ślina faktycznie przyspiesza gojenie się ran. Zidentyfikowali nawet odpowiedzialny za to składnik – białko zwane histatyną. Do niedawna sądzono, że ma ono wyłącznie właściwości bakteriobójcze, ale okazało się, że wpływa także na regenerację komórek nabłonkowych. Badacze mają nadzieję, że dzięki temu odkryciu powstaną nowe środki do pielęgnacji trudno gojących się ran.