Καθώς η γήρανση του πληθυσμού και τα αυξανόμενα ποσοστά διαβήτη οδηγούν σε αύξηση των χρόνιων τραυμάτων, περισσότεροι ασθενείς αντιμετωπίζουν τον κίνδυνο ακρωτηριασμού. Ερευνητές του UC Riverside έχουν αναπτύξει ένα τζελ παροχής οξυγόνου ικανό να επουλώσει τραυματισμούς που διαφορετικά θα μπορούσαν να εξελιχθούν σε απώλεια άκρων.
Πώς η στέρηση οξυγόνου καθυστερεί την επούλωση
Οι τραυματισμοί που δεν επουλώνονται για περισσότερο από ένα μήνα θεωρούνται χρόνιες πληγές. Επηρεάζουν περίπου 12 εκατομμύρια ανθρώπους ετησίως παγκοσμίως και περίπου 4,5 εκατομμύρια στις ΗΠΑ. Από αυτούς, περίπου ένας στους πέντε ασθενείς θα χρειαστεί τελικά έναν ακρωτηριασμό που θα αλλάξει τη ζωή.
Το νέο τζελ, που δοκιμάστηκε σε ζωικά μοντέλα, στοχεύει σε αυτό που οι ερευνητές πιστεύουν ότι είναι η βασική αιτία πολλών χρόνιων τραυμάτων: την έλλειψη οξυγόνου στα βαθύτερα στρώματα του κατεστραμμένου ιστού. Χωρίς επαρκές οξυγόνο, τα τραύματα μαραίνονται σε παρατεταμένη κατάσταση φλεγμονής, επιτρέποντας στα βακτήρια να ανθίσουν και στον ιστό να επιδεινωθεί αντί να αναγεννηθεί.
«Τα χρόνια τραύματα δεν επουλώνονται από μόνα τους”, δήλωσε ο Iman Noshadi, αναπληρωτής καθηγητής βιοϊατρικής του UCR, ο οποίος ηγήθηκε της ερευνητικής ομάδας.
«Υπάρχουν τέσσερα στάδια για την επούλωση χρόνιων τραυμάτων: φλεγμονή, αγγείωση όπου ο ιστός αρχίζει να δημιουργεί αιμοφόρα αγγεία, αναδιαμόρφωση και αναγέννηση ή επούλωση. Σε οποιοδήποτε από αυτά τα στάδια, η έλλειψη σταθερής, συνεπούς παροχής οξυγόνου αποτελεί μεγάλο πρόβλημα», είπε.
Όταν το οξυγόνο από τον αέρα ή την κυκλοφορία του αίματος δεν μπορεί να διεισδύσει αρκετά βαθιά στον τραυματισμένο ιστό, το αποτέλεσμα είναι η υποξία, η οποία εκτροχιάζει την κανονική επούλωση. Η προσέγγιση των ερευνητών για την πρόληψη της υποξίας με ένα τζελ περιγράφεται λεπτομερώς σε μια δημοσίευση που δημοσιεύτηκε στο Communications Materials.
Ένα μικροσκοπικό ηλεκτροχημικό εργοστάσιο οξυγόνου
Το μαλακό, εύκαμπτο τζελ περιέχει νερό καθώς και ένα υγρό με βάση τη χολίνη που είναι αντιβακτηριακό, μη τοξικό και βιοσυμβατό. Όταν συνδυάζεται με μια μικρή μπαταρία παρόμοια με αυτές που χρησιμοποιούνται στα ακουστικά βαρηκοΐας, το τζελ γίνεται μια μικροσκοπική ηλεκτροχημική μηχανή που διασπά μόρια νερού για να δημιουργήσει μια αργή, σταθερή ροή οξυγόνου.
Σε αντίθεση με τις θεραπείες που παρέχουν οξυγόνο μόνο στην επιφάνεια, το τζελ προσαρμόζεται στο μοναδικό σχήμα κάθε τραύματος, γεμίζοντας ρωγμές όπου τα επίπεδα οξυγόνου είναι συχνά χαμηλότερα και ο κίνδυνος μόλυνσης είναι υψηλότερος. Πριν πήξει, το υλικό διαμορφώνεται με ακρίβεια στα περιγράμματα του κατεστραμμένου ιστού.
Εξίσου σημαντικό είναι ότι η παροχή οξυγόνου είναι συνεχής. Η αγγειοποίηση μπορεί να διαρκέσει εβδομάδες, επομένως οι σύντομες εκρήξεις οξυγόνου δεν επαρκούν. Το νέο σύστημα μπορεί να παρέχει σταθερά επίπεδα οξυγόνου για έως και ένα μήνα, βοηθώντας στη μετατροπή ενός μη επουλώσιμου τραύματος σε ένα που συμπεριφέρεται σαν φυσιολογικός τραυματισμός.
Ελπιδοφόρα αποτελέσματα σε ζωικά μοντέλα
Σε δοκιμές σε διαβητικά και ηλικιωμένα ποντίκια, που επιλέχθηκαν επειδή τα τραύματά τους μοιάζουν πολύ με χρόνιες πληγές σε ηλικιωμένους ανθρώπους, οι τραυματισμοί που δεν είχαν υποστεί θεραπεία δεν επουλώθηκαν και συχνά ήταν θανατηφόροι. Με την εφαρμογή και αντικατάσταση του επιθέματος παραγωγής οξυγόνου σε εβδομαδιαία βάση, τα τραύματα έκλεισαν σε περίπου 23 ημέρες και τα ζώα επέζησαν.
«Θα μπορούσαμε να φτιάξουμε αυτό το επίθεμα ως προϊόν όπου το τζελ μπορεί να χρειάζεται να ανανεώνεται περιοδικά», δήλωσε ο David Okoro συν-συγγραφέας της εργασίας.
Η χημεία του τζελ προσφέρει ένα πρόσθετο πλεονέκτημα. Η χολίνη, ένα βασικό συστατικό, έχει ιδιότητες που βοηθούν στη ρύθμιση του ανοσοποιητικού συστήματος και στην καταπράυνση της υπερβολικής φλεγμονής. Τα χρόνια τραύματα συχνά κατακλύζονται από αντιδραστικά είδη οξυγόνου, τα οποία είναι ασταθή μόρια που βλάπτουν τα κύτταρα και παρατείνουν τη φλεγμονή. Αυξάνοντας το σταθερό οξυγόνο, ενώ παράλληλα βοηθά στον έλεγχο αυτής της ανοσολογικής υπεραντίδρασης, το τζελ αποκαθιστά την ισορροπία αντί να προκαλεί περαιτέρω στρες.
«Υπάρχουν επίδεσμοι που απορροφούν υγρό και ορισμένοι που απελευθερώνουν αντιμικροβιακούς παράγοντες», δήλωσε ο Okoro. «Αλλά κανένας από αυτούς δεν αντιμετωπίζει πραγματικά την υποξία, η οποία είναι το θεμελιώδες πρόβλημα. Το αντιμετωπίζουμε άμεσα».
Πέρα από τις πληγές: Κατασκευή μελλοντικών οργάνων
Οι επιπτώσεις αυτού του έργου εκτείνονται πέρα από τη φροντίδα των πληγών. Η στέρηση οξυγόνου και θρεπτικών συστατικών αποτελεί σημαντική πρόκληση στις προσπάθειες ανάπτυξης ιστών ή οργάνων αντικατάστασης, η οποία είναι ένας από τους πρωταρχικούς στόχους του εργαστηρίου Noshadi.
«Όταν το πάχος ενός ιστού αυξάνεται, είναι δύσκολο να διαχυθεί αυτός ο ιστός με αυτό που χρειάζεται, έτσι τα κύτταρα αρχίζουν να πεθαίνουν», δήλωσε ο Noshadi. «Αυτό το έργο μπορεί να θεωρηθεί ως γέφυρα για τη δημιουργία και τη διατήρηση μεγαλύτερων οργάνων για άτομα που τα χρειάζονται».
Υπάρχουν ορισμένοι παράγοντες που προκαλούν την εμφάνιση χρόνιων τραυμάτων που δεν μπορούν να λυθούν με τζελ. Εκτός από την αύξηση των ποσοστών διαβήτη και τη γήρανση του πληθυσμού, η βιοϊατρική μηχανικός του UCR και συν-συγγραφέας της εργασίας Baishali Kanjilal σημειώνει και άλλους παράγοντες.
«Ο καθιστικός τρόπος ζωής μας προκαλεί μείωση των ανοσολογικών μας αντιδράσεων», είπε. «Είναι δύσκολο να φτάσουμε στις κοινωνικές ρίζες των προβλημάτων μας. Αλλά αυτή η καινοτομία αντιπροσωπεύει μια ευκαιρία να μειώσουμε τους ακρωτηριασμούς, να βελτιώσουμε την ποιότητα ζωής και να δώσουμε στο σώμα ό,τι χρειάζεται για να θεραπευτεί μόνο του».
Πώς ένα βακτήριο υποστηρίζει την επούλωση χρόνιων διαβητικών πληγών – Γλυκούλι
