W ostatnich badaniach opracowano nowe opatrunki na rany, które przyspieszają gojenie i poprawiają regenerację tkanek w ranach.
Naukowcy odkrył bardzo ważny aspekt gojenia się ran pod koniec lat 1970. XX wieku, kiedy zrozumienie tego procesu było na bardzo wczesnym etapie. Stwierdzono, że wszelkie rany zadane dziecku przed siódmym miesiącem życia ciąża nie pozostawił żadnych blizn, a gojenie się blizn jest szybsze i rzadsze we wczesnym rozwoju płodu. To skłoniło badaczy do podjęcia próby odtworzenia lub replikacji tych unikalnych właściwości skóry płodu, które można wykorzystać w medycynie regeneracyjnej. Wiadomo, że skóra płodu zawiera bardzo wysoki poziom a białko zwana fibronektyną. To białko fibronektyna zazwyczaj łączy się w macierz zewnątrzkomórkową, co z kolei pomaga, a raczej wspomaga wiązanie i adhezję komórek. Wyjątkowość polega na tym, że ta właściwość dotyczy wyłącznie płodu skóra i nie występuje w komórkach dorosłych. Aby dokładniej omówić tę właściwość, białko fibronektyny ma dwie unikalne struktury: kulistą i włóknistą. We krwi występuje struktura kulista, czyli kulista, natomiast tkanki w organizmie są włókniste. Fibronektyny zawsze były postrzegane jako potencjalni dobrzy kandydaci gojenie się ran ale wytwarzanie włóknistych fibronektyn pozostaje jak dotąd wyzwaniem. W opublikowanych niedawno podwójnych badaniach naukowcy przedstawili wgląd w dwa różne typy nanowłókno opatrunki wykorzystujące białka naturalnie występujące w roślinach i zwierzętach. Opatrunki te są reklamowane jako bardzo skuteczne w gojeniu i ponownym wzroście tkanki w ranie. Te obecne badania zapoczątkowały możliwość tworzenia i rozwijania nanowłókien do gojenia ran. Ideą autorów było stworzenie opatrunków z myślą o opracowaniu środków leczniczych na rany, zwłaszcza te zadane podczas wojny. Gojenie takich ran jest procesem bolesnym i obecnie dostępne metody leczenia ran nie są w pełni wspierane.
W pierwszym badaniu opublikowanym w Biomateriały, naukowcy z Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) oraz Wyss Institute for Biological Inspired Engineering wyprodukowali włóknistą fibronektynę na platformie zwanej Rotary Jet-Spinning (RJS), opracowanej we własnym zakresie1. Opisali opatrunek na rany za pomocą tkanki płodowej. Dwuetapowy proces był prosty, w którym najpierw roztwór ciekłego polimeru (tutaj kulista fibronektyna rozpuszczona w rozpuszczalniku) jest ładowany do zbiornika i wpychany do małego otworu przez siłę odśrodkową podczas wirowania maszyny. Gdy ten roztwór opuszcza zbiornik, rozpuszczalnik odparowuje, a polimery zestalają się. Ta silna siła odśrodkowa rozkłada kulistą fibronektynę na małe, cienkie włókna (o średnicy mniejszej niż jeden mikrometr). Włókna te można zbierać na opatrunek lub bandaże. Testy na zwierzętach wykazały, że rany leczone nowym opatrunkiem z fibronektyny wykazały 2% odbudowę tkanki skórnej w ciągu zaledwie 84 dni, podczas gdy normalne opatrunki przywrócono 20%. Działanie tego opatrunku zostało dobrze wyjaśnione. Opatrunek integruje się z raną i działa jak pouczające rusztowanie, które następnie umożliwia różnym komórkom macierzystym przeprowadzenie niezbędnej regeneracji i wspomaga proces gojenia tkanek w ranie. Materiał jest ostatecznie wchłaniany przez organizm. Rany leczone tym opatrunkiem fibronektynowym mają bardzo normalną grubość naskórka, a także strukturę skóry. Nawet włosy odrosły w okolicy rany po jej zagojeniu. To duże osiągnięcie, ponieważ odrastanie włosów pozostaje jednym z głównych wyzwań w dziedzinie gojenia się ran. W porównaniu ze standardowymi procesami regeneracji skóry, zabieg ten skutecznie zregenerował tkankę, a także zregenerował mieszek włosowy przy użyciu tylko jednego materiału. Oczywiście takie podejście ma istotne zalety dla przełożenia badań na rzeczywiste wykorzystanie. Te opatrunki z fibronektyny mogą być odpowiednie i przydatne w przypadku małych ran, zwłaszcza na twarzy i dłoniach, gdzie ważne jest, aby zapobiegać powstawaniu blizn.
W swoim drugim badaniu opublikowanym w Zaawansowane Zdrowie Materiały, naukowcy opracowali nanowłókno na bazie soi, które wspomagało gojenie się ran2. Białko sojowe zawiera, po pierwsze, cząsteczki estrogenopodobne (które, jak udowodniono, przyspieszają gojenie się ran), a po drugie, cząsteczki bioaktywne, które przyczyniają się do budowy i wspierania ludzkich komórek w organizmie. Te typy cząsteczek są rutynowo stosowane w reprodukcji lekarstwo. To bardzo interesujące, że ilekroć w organizmie kobiety występuje wyższy poziom estrogenów, rany i siniaki goją się szybciej. To jest powód, dla którego kobiety w ciąży goją się szybciej, ponieważ mają tak wysoki poziom estrogenu. Jest to również powód, dla którego nienarodzone dziecko w macicy goi się bez blizn ze względu na wysoki poziom estrogenów. Naukowcy wykorzystali ten sam RJS do przędzenia ultracienkich włókien sojowych w opatrunkach na rany. Eksperymenty te wykazały również, że opatrunki na bazie soi i celulozy stosowane na rany wykazują o 72% szybsze i lepsze gojenie w porównaniu do zaledwie 21% w przypadku ran bez opatrunku zawierającego białko sojowe, co czyni je niezwykle obiecującymi. Opatrunki te są niedrogie i dlatego optymalnie nadają się do stosowania na dużą skalę, na przykład u ofiar oparzeń. Takie opłacalne rusztowania uważane są za rewelację i mają ogromny potencjał w zakresie regeneracyjnych, zwłaszcza dla milicji, opatrunków w ramach technologii nanowłókien. Harvard Office of Technology Development chroni własność intelektualną związaną z tymi projektami i bada możliwości komercjalizacji.
***
{Możesz przeczytać oryginalną pracę naukową, klikając link DOI podany poniżej na liście cytowanych źródeł}
Źródło (s)
1. Chantre CO i in. 2018. Nanowłókna fibronektynowe na skalę produkcyjną wspomagają zamykanie ran i naprawę tkanek w mysim modelu skórnym. Biomateriały. 166 ust. 96. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2018.03.006
2. Ahn S i in. 2018. Rusztowania z białka sojowego/nanowłókien celulozowych naśladujące macierz zewnątrzkomórkową skóry w celu przyspieszenia gojenia się ran. Zaawansowane materiały medyczne. https://doi.org/10.1002/adhm.201701175
