Nić chirurgiczna wykryje stan zapalny i dostarczy leki?
Zespół inżynierów z Massachusetts Institute of Technology (MIT) opracował „inteligentne szwy”, które mogą być wykorzystane w procesie gojenia ran po operacjach, takich jak resekcja jelita. Te innowacyjne szwy nie tylko utrzymują tkankę na miejscu, ale również są zdolne do wykrywania stanów zapalnych i uwalniania leków.
Inspiracją dla tego projektu były katgutowe nici chirurgiczne, które zostały opracowane wiele tysięcy lat temu. Nici katgutowe są wykonane z naturalnych włókien kolagenu pochodzących z jelit krowich, baranich lub kozich. Mają one wysoką wytrzymałość mechaniczną i po około 90 dniach zostają wchłonięte przez organizm pacjenta, co oznacza, że nie ma konieczności ich usuwania. Katgut jest nadal stosowany w dziedzinie chirurgii, choć dostępne są również syntetyczne wchłanialne szwy.
Zespół z MIT pokrył te nici hydrożelem. Opracowany materiał zawiera białka strukturalne, takie jak kolagen, oraz inne biomolekuły obecne w macierzy pozakomórkowej otaczającej komórki. Mikrocząsteczki pokryte peptydami pełniły funkcję czujników, które były uwalniane w tkance w obecności enzymów związanych ze stanem zapalnym. Obecność charakterystycznych peptydów można łatwo wykryć w moczu.
Mamy szew pochodzenia biologicznego zmodyfikowany powłoką hydrożelową, która może być rezerwuarem dla czujników stanu zapalnego lub leków, takich jak przeciwciała monoklonalne do leczenia stanu zapalnego. Co ciekawe, powłoka ma również zdolność zatrzymywania komórek, które są zdolne do życia przez dłuższy czas.
– wskazał Giovanni Traverso, profesor nadzwyczajny inżynierii mechanicznej na MIT, gastroenterolog w Brigham and Women's Hospital oraz starszy autor badania.
Inteligentne szwy mogą być szczególnie przydatne dla pacjentów z chorobą Leśniowskiego-Crohna, którzy wymagają usunięcia części jelita z powodu niedrożności spowodowanej bliznowaceniem lub stanem zapalnym. Po operacji konieczne jest uszczelnienie obu końców pozostawionych po usunięciu fragmentu jelita. Jeśli szew nie jest odpowiednio mocny, może prowadzić do niebezpiecznych wycieków.
Naukowcy stworzyli nowe szwy z tkanki świni, pozbawionej komórek przy użyciu detergentów w celu zmniejszenia ryzyka wywołania stanu zapalnego w tkance pacjenta. Okazało się, że nowe szwy miały porównywalną wytrzymałość na rozciąganie jak dostępne na rynku nici katgutowe, ale wywoływały znacznie słabszą odpowiedź immunologiczną w otaczającej tkance.
Autorzy badań wykazali również, że szwy mogą być używane do dostarczania leków stosowanych w leczeniu nieswoistych zapaleń jelit, takich jak deksametazon i adalimumab. Leki te były zamknięte w biodegradowalnych mikrokapsułkach wykonanych z polimerów, które są dopuszczone do użycia w medycynie. Oznacza to, że można by również dostarczać do tkanek inne rodzaje leków, takie jak antybiotyki czy chemioterapeutyki.
Inteligentne szwy mogą również być wykorzystane do dostarczania terapeutycznych komórek, takich jak komórki macierzyste. Badacze przeprowadzili eksperymenty, w których do nici dołączali komórki macierzyste oznaczone fluorescencyjnym znacznikiem. Okazało się, że komórki pozostawały żywe przez co najmniej siedem dni po wszczepieniu myszom. Były również zdolne do produkcji czynnika wzrostu śródbłonka naczyniowego, który stymuluje rozwój naczyń krwionośnych.
Badania nad inteligentnymi szwami i ich różnymi zastosowaniami są nadal prowadzone, a naukowcy starają się zwiększyć skalę produkcji tych innowacyjnych nici chirurgicznych. Mają nadzieję, że w przyszłości będą one stosowane również poza układem pokarmowym.
Źródło: Niezalezna.pl, PAP
