Kiedy w organizmie wszczepia się urządzenia medyczne, takie jak rozruszniki serca, zwykle wywołują one odpowiedź immunologiczną, która prowadzi do gromadzenia się tkanki bliznowatej wokół implantu. Bliznowacenie zwane zwłóknieniem, może zakłócać działanie urządzeń i może wymagać ich usunięcia z organizmu. Inżynierowie z MIT znaleźli prosty sposób wyeliminowania zwłóknienia poprzez pokrycie urządzeń klejem hydrożelowym. Klej ten wiąże urządzenia z tkanką i zapobiega atakowi układu odpornościowego.
Klej, którego naukowcy użyli w badaniu opublikowanym na łamach Nature w tym tygodniu, jest wykonany z usieciowanych polimerów zwanych hydrożelami i przypomina taśmę chirurgiczną, którą badacze opracowali wcześniej w celu uszczelniania ran wewnętrznych. Naukowcy odkryli, że inne rodzaje klejów hydrożelowych mogą również chronić przed zwłóknieniem i uważają, że to podejście można zastosować nie tylko w przypadku rozruszników serca, ale także czujników lub urządzeń dostarczających leki lub komórki terapeutyczne.
– Marzeniem wielu grup badawczych i firm jest wszczepienie do organizmu czegoś, czego w dłuższej perspektywie organizm nie zobaczy, a urządzenie będzie mogło pełnić funkcję terapeutyczną lub diagnostyczną. Teraz mamy taką „ pelerynę-niewidkę” i jest to bardzo ogólne: nie ma potrzeby stosowania leku ani specjalnego polimeru – mówi Xuanhe Zhao, profesor inżynierii mechanicznej oraz inżynierii lądowej i środowiskowej w MIT.
Kleje zapobiegające zwłóknieniu
W ostatnich latach laboratorium prof. Xuanhe Zhao opracowało kleje do różnych zastosowań medycznych, w tym dwustronne i jednostronne taśmy, które można stosować do leczenia nacięć chirurgicznych lub urazów wewnętrznych. Kleje te działają poprzez szybkie wchłanianie wody z mokrych tkanek przy użyciu kwasu poliakrylowego, materiału chłonnego stosowanego w pieluchach. Po oczyszczeniu wody grupy chemiczne zwane estrami NHS osadzone w kwasie poliakrylowym tworzą silne wiązania z białkami na powierzchni tkanki. Ten proces trwa około pięciu sekund.
Kilka lat temu prof. Xuanhe Zhao i prof. Hyunwoo Yuk zaczęli badać, czy tego rodzaju klej może również pomóc w utrzymaniu implantów medycznych na miejscu i zapobieganiu występowaniu zwłóknienia.
Aby przetestować ten pomysł, prof. Jingjing Wu pokrył urządzenia poliuretanowe klejem i wszczepił je w ścianę brzucha, okrężnicę, żołądek, płuca lub serce szczurów. Kilka tygodni później usunęli urządzenie i stwierdzili, że nie ma widocznej blizny. Dodatkowe testy na innych modelach zwierzęcych wykazały to samo: wszędzie tam, gdzie wszczepiono urządzenia pokryte klejem, zwłóknienie nie wystąpiło przez okres do trzech miesięcy.
– W ramach tej pracy zidentyfikowano bardzo ogólną strategię, nie tylko dla jednego modelu zwierzęcego, jednego organu czy jednego zastosowania. We wszystkich modelach zwierzęcych uzyskaliśmy spójne, powtarzalne wyniki bez zauważalnej torebki zwłóknieniowej – mówi prof. Wu.
Korzystając z sekwencjonowania RNA w dużych ilościach i obrazowania fluorescencyjnego, naukowcy przeanalizowali odpowiedź immunologiczną zwierząt i odkryli, że kiedy po raz pierwszy wszczepiono urządzenia z powłokami samoprzylepnymi, komórki odpornościowe, takie jak neutrofile, zaczęły przenikać do danego obszaru. Jednakże ataki szybko ustały, zanim zdążyła uformować się jakakolwiek blizna.
– W przypadku przyklejonych urządzeń występuje ostra reakcja zapalna, ponieważ jest to materiał obcy. Jednak bardzo szybko reakcja zapalna zanikła i od tego momentu zwłóknienie nie występuje – komentuje prof. Yuk.
Jednym z zastosowań tego kleju mogą być powłoki rozruszników nasierdziowych – urządzeń umieszczanych na sercu w celu kontrolowania tętna. Druty stykające się z sercem często ulegają zwłóknieniu, ale zespół z MIT odkrył, że po wszczepieniu szczurom drutów pokrytych klejem zachowywały one funkcjonalność przez co najmniej trzy miesiące i nie tworzyły się żadne blizny.
– Tworzenie się tkanki zwłóknieniowej na styku wszczepionych wyrobów medycznych z tkanką docelową to długotrwały problem, który rutynowo powoduje awarię urządzenia. Wykazanie, że silna adhezja pomiędzy wyrobem a tkanką zapobiega tworzeniu się tkanki zwłókniałej, to ważna obserwacja, która ma wiele potencjalnych zastosowań w przestrzeni wyrobów medycznych – mówi David Mooney, profesor bioinżynierii na Uniwersytecie Harvarda, który nie był zaangażowany w badanie .
Wskazówki mechaniczne
Naukowcy przetestowali także klej hydrożelowy zawierający chitozan, naturalnie występujący polisacharyd i odkryli, że w badaniach na zwierzętach klej ten eliminuje również zwłóknienie. Jednakże dwa dostępne na rynku kleje tkankowe, które przetestowali, nie wykazały takiego działania przeciwzwłóknieniowego. Dostępne na rynku kleje ostatecznie odłączyły się od tkanki i umożliwiły atak układu odpornościowego.
W innym eksperymencie badacze pokryli implanty klejem hydrożelowym, a następnie zanurzyli je w roztworze, który usuwał właściwości adhezyjne polimerów, zachowując jednocześnie ich ogólną strukturę chemiczną. Po wszczepieniu w ciało, gdzie zostały unieruchomione szwami, wystąpiły blizny zwłóknieniowe. Sugeruje to, że istnieje coś w mechanicznej interakcji między klejem a tkanką, co zapobiega atakowi układu odpornościowego – stwierdzają naukowcy.
– Poprzednie badania w dziedzinie immunologii koncentrowały się na chemii i biochemii, ale mechanika i fizyka mogą odgrywać równoważną rolę, dlatego powinniśmy zwracać uwagę na te mechaniczne i fizyczne sygnały w odpowiedziach immunologicznych – mówi prof. Zhao, który obecnie planuje dalsze badania, w jaki sposób te mechaniczne sygnały wpływają na układ odpornościowy.
Zgłoś naruszenie/Błąd
Pozytywnie
Neutralnie 
Negatywnie
Lubię to!
Super
Ekscytujący 
Ciekawy
Smieszny
Smutny
Wściekły
Przerażony
Szokujący
Wzruszający
Rozczarowany
Zaskoczony
Prawda
Manipulacja
Fake news
Oryginalne źródło ZOBACZ
Dodaj kanał RSS
Musisz być zalogowanym aby zaproponować nowy kanal RSS