Οι επιστήμονες σχεδιάζουν μια «έξυπνη» τεχνική επούλωσης πληγών
Νέα έρευνα, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Προηγμένα Υλικά, ανοίγει το δρόμο για «μια νέα γενιά υλικών που ενεργούν ενεργά με ιστούς για να ωθήσουν την [πληγή] επούλωση».
Καθώς όλο και περισσότερες χειρουργικές επεμβάσεις πραγματοποιούνται στις Ηνωμένες Πολιτείες, ο αριθμός των λοιμώξεων χειρουργικής θέσης αυξάνεται επίσης.
Οι χρόνιες πληγές που δεν επουλώνονται - όπως αυτές που εμφανίζονται στον διαβήτη - συχνά φιλοξενούν ένα ευρύ φάσμα βακτηρίων με τη μορφή βιοφίλμ.
Τέτοια βακτήρια βιοφίλμ συχνά είναι πολύ ανθεκτικά στη θεραπεία, και η μικροβιακή αντοχή αυξάνει μόνο την πιθανότητα μόλυνσης αυτών των πληγών.
Σύμφωνα με πρόσφατες εκτιμήσεις, οι χρόνιες πληγές επηρεάζουν περίπου 5,7 εκατομμύρια άτομα στις ΗΠΑ. Ορισμένες χρόνιες πληγές μπορούν να οδηγήσουν σε ακρωτηριασμούς, όπως συμβαίνει με τα διαβητικά έλκη.
Σε παγκόσμιο επίπεδο, οι ερευνητές εκτιμούν ότι κάθε 30 δευτερόλεπτα ένα χρόνιο, μη θεραπευτικό διαβητικό έλκος προκαλεί ακρωτηριασμό.
Σε αυτό το πλαίσιο, υπάρχει απόλυτη ανάγκη για καινοτόμες, αποτελεσματικές μεθόδους επούλωσης πληγών. Νέα έρευνα δείχνει υπόσχεση ως προς αυτό, καθώς οι επιστήμονες έχουν επινοήσει ένα μόριο που βοηθά στην αξιοποίηση των φυσικών θεραπευτικών δυνάμεων του σώματος.
Τα μόρια καλούνται ωφέλιμα φορτία ενεργοποιημένης δύναμης έλξης (TrAPs). Είναι αυξητικοί παράγοντες που βοηθούν υλικά όπως το κολλαγόνο να αλληλεπιδρούν με τους ιστούς του σώματος πιο φυσικά.
Ο Ben Almquist, Ph.D., λέκτορας στο τμήμα μηχανικών του Imperial College London στο Ηνωμένο Βασίλειο, ηγήθηκε της νέας έρευνας.
Τεχνολογία TrAP και επούλωση πληγών
Υλικά όπως το κολλαγόνο χρησιμοποιούνται συχνά στην επούλωση πληγών. Για παράδειγμα, τα σφουγγάρια κολλαγόνου μπορούν να θεραπεύσουν τραυματισμούς από εγκαύματα και τα εμφυτεύματα κολλαγόνου μπορούν να βοηθήσουν στην αναγέννηση των οστών.
Αλλά πώς αλληλεπιδρά το κολλαγόνο με τον ιστό; Στα λεγόμενα εμφυτεύματα ικριωμάτων, τα κύτταρα κινούνται μέσω της δομής του κολλαγόνου, τραβώντας το ικρίωμα μαζί τους. Αυτό ενεργοποιεί τις θεραπευτικές πρωτεΐνες, όπως παράγοντες ανάπτυξης, που βοηθούν την αναγέννηση του ιστού.
Στη νέα μελέτη, ο Almquist και η ομάδα δημιούργησαν μόρια TrAP για την αναδημιουργία αυτής της φυσικής διαδικασίας. Οι επιστήμονες «διπλώνουν» τα νήματα DNA σε απταμερή, τα οποία είναι τρισδιάστατα σχήματα που συνδέονται με τις πρωτεΐνες.
Στη συνέχεια, σχεδίασαν μια «λαβή» για να πιάσουν τα κελιά. Συνέδεσαν τα κύτταρα στο ένα άκρο της λαβής και ένα ικρίωμα κολλαγόνου στο άλλο άκρο.
Οι εργαστηριακές δοκιμές αποκάλυψαν ότι τα κύτταρα έσυραν τα TrAPs καθώς κινούνταν μέσω των εμφυτευμάτων κολλαγόνου. Με τη σειρά του, αυτή η ενεργοποιημένη πρωτεΐνη ανάπτυξης που πυροδότησε τη διαδικασία επούλωσης στον ιστό.
Οι επιστήμονες εξηγούν ότι αυτή η τεχνική αναδημιουργεί θεραπευτικές διαδικασίες που υπάρχουν σε ολόκληρο τον φυσικό κόσμο. «Η χρήση της κίνησης των κυττάρων για την ενεργοποίηση της επούλωσης βρίσκεται σε πλάσματα που κυμαίνονται από θαλάσσια σφουγγάρια έως ανθρώπους», λέει ο Almquist.
«Η προσέγγισή μας τους μιμείται και συνεργάζεται ενεργά με τις διάφορες ποικιλίες κυττάρων που φθάνουν στον κατεστραμμένο ιστό μας με την πάροδο του χρόνου για την προώθηση της επούλωσης», προσθέτει.
Μια «νέα γενιά» θεραπευτικών υλικών
Η έρευνα αποκάλυψε επίσης ότι η τροποποίηση της κυτταρικής λαβής αλλάζει τον τύπο των κυττάρων που μπορούν να προσκολληθούν και να κρατήσουν τα TrAP.
Με τη σειρά του, αυτό επιτρέπει στα TrAP να απελευθερώνουν εξατομικευμένες αναγεννητικές πρωτεΐνες με βάση τα κύτταρα που έχουν προσκολληθεί στη λαβή.
Αυτή η προσαρμοστικότητα σε διαφορετικούς τύπους κυττάρων σημαίνει ότι η τεχνική μπορεί να εφαρμοστεί σε διάφορους τύπους τραυμάτων - που κυμαίνονται από κατάγματα οστού έως τραυματισμούς ιστών ουλών που προκαλούνται από καρδιακές προσβολές και από βλάβη νεύρων σε διαβητικά έλκη.
Τέλος, οι aptamers έχουν ήδη εγκριθεί ως φάρμακα για ανθρώπινη κλινική χρήση, πράγμα που θα μπορούσε να σημαίνει ότι η τεχνική TrAP μπορεί να γίνει ευρέως διαθέσιμη νωρίτερα και όχι αργότερα.
«Η τεχνολογία TrAP παρέχει μια ευέλικτη μέθοδο για τη δημιουργία υλικών που επικοινωνούν ενεργά με το τραύμα και παρέχουν βασικές οδηγίες πότε και πού χρειάζονται», εξηγεί ο Almquist.
«Αυτό το είδος έξυπνης, δυναμικής θεραπείας είναι χρήσιμο σε κάθε φάση της διαδικασίας επούλωσης, έχει τη δυνατότητα να αυξήσει την πιθανότητα ανάκαμψης του σώματος και έχει εκτεταμένες χρήσεις σε πολλούς διαφορετικούς τύπους πληγών», προσθέτει.
Ο ερευνητής καταλήγει στο συμπέρασμα, «[η τεχνολογία του έχει τη δυνατότητα να χρησιμεύσει ως αγωγός της επισκευής τραυμάτων, ενορχηστρώνοντας διαφορετικά κύτταρα με την πάροδο του χρόνου για να συνεργαστούμε για να θεραπεύσουμε τους κατεστραμμένους ιστούς».
«Η τεχνολογία μας θα μπορούσε να βοηθήσει στην έναρξη μιας νέας γενιάς υλικών που λειτουργούν ενεργά με ιστούς για την προώθηση της επούλωσης».
Ben Almquist, Ph.D.
