Οι διαβητικοί ασθενείς, των οποίων οι φυσικές ικανότητες επούλωσης πληγών είναι σε κίνδυνο, συχνά αναπτύσσουν χρόνιες πληγές που αργούν να επουλωθούν. Τέτοιες πληγές που δεν επουλώνονται θα μπορούσαν να προκαλέσουν σοβαρές λοιμώξεις με αποτέλεσμα επώδυνα αποτελέσματα όπως ακρωτηριασμό άκρου. Για την αντιμετώπιση αυτής της παγκόσμιας πρόκλησης στον τομέα της υγείας, μια ομάδα ερευνητών από το Εθνικό Πανεπιστήμιο της Σιγκαπούρης (NUS) κατασκεύασε ένα καινοτόμο μαγνητικό τζελ επούλωσης πληγών που υπόσχεται να επιταχύνει την επούλωση των διαβητικών πληγών, να μειώσει τα ποσοστά υποτροπής και με τη σειρά του να μειώσει την περιστατικά ακρωτηριασμού άκρων.
Κάθε θεραπεία περιλαμβάνει την εφαρμογή ενός επιδέσμου προφορτισμένου με υδρογέλη που περιέχει κύτταρα δέρματος για επούλωση και μαγνητικά σωματίδια. Για τη μεγιστοποίηση των θεραπευτικών αποτελεσμάτων, χρησιμοποιείται μια ασύρματη εξωτερική μαγνητική συσκευή για την ενεργοποίηση των κυττάρων του δέρματος και την επιτάχυνση της διαδικασίας επούλωσης των πληγών. Η ιδανική διάρκεια μαγνητικής διέγερσης είναι περίπου μία έως δύο ώρες.
Εργαστηριακές δοκιμές έδειξαν ότι η θεραπεία σε συνδυασμό με μαγνητική διέγερση επούλωσε τα διαβητικά τραύματα περίπου τρεις φορές πιο γρήγορα από τις τρέχουσες συμβατικές προσεγγίσεις. Επιπλέον, ενώ η έρευνα έχει επικεντρωθεί στην επούλωση των ελκών του διαβητικού ποδιού, η τεχνολογία έχει δυνατότητες για τη θεραπεία ενός ευρέος φάσματος πολύπλοκων τραυμάτων, όπως τα εγκαύματα.
«Οι συμβατικοί επίδεσμοι δεν παίζουν ενεργό ρόλο στην επούλωση τραυμάτων», είπε ο Επίκουρος Καθηγητής Andy Tay, ο οποίος ηγείται της ομάδας, συμπεριλαμβανομένων ερευνητών από το Τμήμα Βιοϊατρικής Μηχανικής στο NUS College of Design and Engineering καθώς και από το NUS Institute for Health Innovation & Technology. «Απλώς εμποδίζουν την επιδείνωση της πληγής και οι ασθενείς πρέπει να προγραμματίζονται για αλλαγή επιδέσμου κάθε δύο ή τρεις ημέρες. Είναι τεράστιο κόστος για το σύστημα υγειονομικής περίθαλψης και ταλαιπωρία για τους ασθενείς».
Αντίθετα, η μοναδική εφεύρεση NUS υιοθετεί μια ολοκληρωμένη προσέγγιση «όλα σε ένα» για την επούλωση τραυμάτων, επιταχύνοντας τη διαδικασία σε πολλά μέτωπα.
«Η τεχνολογία μας αντιμετωπίζει πολλούς κρίσιμους παράγοντες που σχετίζονται με τα διαβητικά τραύματα, διαχειρίζεται ταυτόχρονα τα αυξημένα επίπεδα γλυκόζης στην περιοχή του τραύματος, ενεργοποιώντας τα αδρανή κύτταρα του δέρματος κοντά στην πληγή, αποκαθιστώντας τα κατεστραμμένα αιμοφόρα αγγεία και επιδιορθώνοντας το διαταραγμένο αγγειακό δίκτυο μέσα στην πληγή», εξήγησε ο αναπληρωτής καθηγητής Tay. Η ομάδα NUS περιέγραψε την καινοτομία της σε μια εργασία που δημοσιεύτηκε στο επιστημονικό περιοδικό Advanced Materials, στις 8 Σεπτεμβρίου 2023.
Χρόνια διαβητικά τραύματα: Μια σημαντική πρόκληση για την υγειονομική περίθαλψη
Επί του παρόντος, περισσότεροι από μισό δισεκατομμύριο άνθρωποι παγκοσμίως ζουν με διαβήτη και ο αριθμός αυτός αναμένεται να αυξηθεί σημαντικά. Τα χρόνια διαβητικά τραύματα όπως τα έλκη του ποδιού (ένα από τα πιο κοινά και πιο δύσκολα στη θεραπεία τραύματα) έχουν γίνει επομένως μια σημαντική παγκόσμια πρόκληση για την υγειονομική περίθαλψη.
Οι παραδοσιακές θεραπείες για αυτά τα τραύματα είναι συχνά μη ικανοποιητικές, οδηγώντας σε επαναλαμβανόμενα και επίμονα προβλήματα υγείας και –σε μεγάλο αριθμό περιπτώσεων– ακρωτηριασμό άκρων.
Κάθε χρόνο, υπάρχουν περίπου 9,1 έως 26,1 εκατομμύρια περιπτώσεις διαβητικού έλκους ποδιού παγκοσμίως και περίπου το 15 έως 25 τοις εκατό των ασθενών με διαβήτη θα αναπτύξουν διαβητικό έλκος ποδιού κατά τη διάρκεια της ζωής τους. Η Σιγκαπούρη έχει ένα από τα υψηλότερα ποσοστά ακρωτηριασμού κάτω άκρων λόγω διαβήτη παγκοσμίως, με μέσο όρο περίπου τέσσερα την ημέρα.
Απαλή «προπόνηση» για τα κύτταρα του δέρματος
Τα κύτταρα του δέρματος υφίστανται μηχανικές δυνάμεις συνεχώς από τις κανονικές καθημερινές δραστηριότητες. Ωστόσο, οι ασθενείς με πληγές συνήθως συμβουλεύονται να μην κάνουν αυστηρές δραστηριότητες, όπως το περπάτημα, και αυτό θα μπορούσε να σκοτώσει τα υπόλοιπα κύτταρα που είναι απαραίτητα για την επούλωση.
«Αυτό που πέτυχε η ομάδα μας είναι να εντοπίσει ένα γλυκό σημείο εφαρμόζοντας ήπια μηχανική διέγερση», δήλωσε ο αναπληρωτής καθηγητής Tay. «Το αποτέλεσμα είναι ότι τα εναπομείναντα κύτταρα του δέρματος “προπονούνται” για να επουλώσουν τις πληγές, αλλά όχι στο βαθμό που τα σκοτώνει».
Το ειδικά σχεδιασμένο τζελ επούλωσης πληγών είναι φορτωμένο με δύο τύπους εγκεκριμένων από τον FDA κυττάρων του δέρματος –κερατινοκύτταρα (απαραίτητα για την επισκευή του δέρματος) και ινοβλάστες (για το σχηματισμό συνδετικού ιστού)– και μικροσκοπικά μαγνητικά σωματίδια. Όταν συνδυάζεται με ένα δυναμικό μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται από μια εξωτερική συσκευή, η μηχανική διέγερση του τζελ ενθαρρύνει τους δερματικούς ινοβλάστες να γίνουν πιο ενεργοί.
Εργαστηριακές δοκιμές έδειξαν ότι η αυξημένη δραστηριότητα ινοβλαστών που δημιουργείται από το μαγνητικό τζελ επούλωσης τραυμάτων αυξάνει τον ρυθμό ανάπτυξης των κυττάρων κατά περίπου 240 τοις εκατό και υπερδιπλασιάζει την παραγωγή κολλαγόνου – μια κρίσιμη πρωτεΐνη για την επούλωση πληγών. Βελτιώνει επίσης την επικοινωνία με τα κερατινοκύτταρα για την προώθηση του σχηματισμού νέων αιμοφόρων αγγείων.
«Η προσέγγιση που ακολουθούμε όχι μόνο επιταχύνει την επούλωση των πληγών, αλλά προάγει επίσης τη συνολική υγεία του τραύματος και μειώνει τις πιθανότητες υποτροπής», πρόσθεσε ο Asst Pr του Tay.
Πιθανή αλλαγή παιχνιδιού στη διαχείριση πληγών
Ενώ το μαγνητικό τζελ επούλωσης πληγών έχει δείξει μεγάλη υπόσχεση στη βελτίωση της επούλωσης των διαβητικών πληγών, θα μπορούσε επίσης να φέρει επανάσταση στη θεραπεία άλλων πολύπλοκων τύπων τραυμάτων.
«Η μαγνητοαποκρινόμενη υδρογέλη, σε συνδυασμό με ασύρματη δυναμική μηχανική διέγερση που προκαλείται από μαγνήτη, αντιμετωπίζει θεμελιώδεις προκλήσεις στην επούλωση πληγών, όπως η δημιουργία ενός αγώγιμου μικροπεριβάλλοντος και η προώθηση της αναγέννησης των ιστών», δήλωσε ο συν-πρώτος συγγραφέας της ερευνητικής εργασίας Dr Shou Yufeng, Research. Μέλος του Τμήματος Βιοϊατρικής Μηχανικής στο NUS College of Design and Engineering.
«Αυτές οι αρχές και η προσαρμοστικότητα της τεχνολογίας μας, καθώς και η γενική ευκολία χρήσης της για τους ασθενείς, σημαίνει ότι μπορεί να εφαρμοστεί για τη βελτίωση της επούλωσης πληγών σε διάφορες καταστάσεις πέρα από τον διαβήτη, συμπεριλαμβανομένων των εγκαυμάτων και των χρόνιων μη διαβητικών ελκών».
Οι ερευνητές διεξάγουν περισσότερες δοκιμές για να βελτιώσουν περαιτέρω το μαγνητικό τζελ επούλωσης πληγών για να βελτιώσουν την αποτελεσματικότητά του. Συνεργάζονται επίσης με έναν κλινικό συνεργάτη για να δοκιμάσουν την αποτελεσματικότητα του τζελ χρησιμοποιώντας διαβητικούς ανθρώπινους ιστούς.
«Αυτό είναι ένα σημαντικό βήμα προς τα εμπρός στην ενεργό φροντίδα των τραυμάτων», δήλωσε ο αναπληρωτής καθηγητής Tay. «Στόχος μας είναι να παρέχουμε μια αποτελεσματική και βολική λύση επούλωσης πληγών που βελτιώνει τα αποτελέσματα για εκατομμύρια σε όλο τον κόσμο. Η επούλωση τραυμάτων, ειδικά στον τομέα των ελκών του διαβητικού ποδιού, ήταν πάντα μια πρόκληση».
Ο αναπληρωτής καθηγητής Wong, ο οποίος δεν συμμετέχει στη μελέτη, πρόσθεσε: «Οι εξελίξεις στις τεχνολογίες επούλωσης πληγών θα μειώσουν τη διάρκεια του ταξιδιού του ασθενούς και θα τους επιτρέψουν να επιστρέψουν στη ζωή τους όσο το δυνατόν γρηγορότερα, βελτιώνοντας έτσι την παραγωγικότητα και την ποιότητα ζωής».
Η ομάδα NUS εργάστηκε στο έργο από το 2021 έως το 2023 για να αποδείξει τη βιωσιμότητα αυτής της νέας προσέγγισης. Για αυτήν την καινοτομία έχει κατατεθεί δίπλωμα ευρεσιτεχνίας. Η έρευνα διεξήχθη σε συνεργασία με επιστήμονες από τον Οργανισμό Επιστήμης, Τεχνολογίας και Έρευνας, Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο Nanyang, Sun Yat-sen Πανεπιστήμιο και Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο της Γουχάν.
