Pametni zavoji i matične stanice su budućnost zacjeljivanja rana

TEHNOLOGIJA U SLUŽBI ZDRAVLJA: Zamislite situaciju: rana koja se liječi brže, s manje infekcija, s manjim ožiljkom i uz manje bolova. Zahvaljujući napretku na spoju biologije i inženjeringa, to više nije samo san, nego se bliži stvarnosti. Evo detalja…

Od srebrnih nanovlakana do pametnih, senzorski punjenih zavoja, sljedeća generacija tehnologije zacjeljivanja rana briše granicu između biologije i inženjerstva. Novi pregled bavio se time što je bolje, staro ili novo.

Ljudi liječe rane otkad ih i dobivaju. Kako su se znanstveno razumijevanje i tehnologija poboljšavali, tako su se poboljšavali i pristupi koje smo razvili kako bismo pomogli zacjeljivanju rana i kontroli infekcija.

Pregled nedavnih istraživanja naprednih tehnologija zacjeljivanja rana

Istraživači s Nacionalnog sveučilišta Tajvan (NTU) proveli su pregled nedavnih istraživanja naprednih tehnologija zacjeljivanja rana objavljenih tijekom posljednjeg desetljeća. Crpeći podatke iz kliničkih ispitivanja, studija na životinjama i laboratorijskih eksperimenata koji su istraživali nove materijale, biološke agense i pametne sustave isporuke, istraživači su usporedili ove pristupe sljedeće generacije s konvencionalnim zavojima i terapijama.

„Kombiniranjem različitih strategija zacjeljivanja u jedan koordinirani sustav, cilj nam je pomoći tijelu da se učinkovitije i s manje ožiljaka izliječi“, rekao je odgovarajući autor, Zong-Hong Lin, doktor znanosti, profesor na Odjelu za biološko inženjerstvo NTU-a.

Rana je svaka pukotina ili ozljeda kože koja remeti njezinu normalnu strukturu i funkciju. Koža se sastoji od tri sloja: epiderme, tankog vanjskog sloja, koji djeluje kao barijera protiv klica i sprječava gubitak vode; deblji srednji sloj, dermis, sadrži krvne žile, živce, znojne žlijezde i kolagen (koji koži daje čvrstoću i elastičnost); a potkožno tkivo je najdublji sloj. Uglavnom se sastoji od masnog i vezivnog tkiva, koje ublažava i izolira tijelo.

Kada se pojavi rana, jedan ili više ovih slojeva su oštećeni ili uništeni

Površinska rana, nešto poput blage ogrebotine, utječe samo na epidermu. Rana djelomične debljine doseže do dermisa, poput mjehura ili plitke opekline.

Rana pune debljine proteže se kroz sve slojeve kože i može oštetiti temeljno tkivo, mišiće ili kost. To uključuje stvari poput dubokog ulkusa ili kirurškog reza. Budući da je zaštitna barijera kože narušena, tijelo mora raditi na zaustavljanju krvarenja, borbi protiv infekcije i obnovi novog tkiva kako bi zatvorilo ranu i vratilo normalnu funkciju kože.

.

Istraživači su pregledali neke ključne tehnologije

• Nanomaterijale, poput srebrnih nanočestica i nanovlakana,
• Hidrogelne skele i bioaktivne zavoje,
• Terapije na bazi matičnih stanica i faktora rasta,
• 3D printane i elektrospredene biomaterijale,
• Pametne senzore i elektroničke flastere za kožu.

Strategije zacjeljivanja rana sljedeće generacije značajno nadmašuju tradicionalne metode na pet ključnih načina

Fokusirajući se na stope zacjeljivanja, kontrolu infekcija, regeneraciju tkiva i ishode liječenja pacijenata, pregled je zaključio da strategije zacjeljivanja rana sljedeće generacije značajno nadmašuju tradicionalne metode na pet ključnih načina.

Prvo, omogućile su brže zacjeljivanje i bolju integraciju tkiva, posebno s materijalima na bazi hidrogela i zavojima od nanovlaka koji su oponašali izvanstanični matriks kože, složenu mrežu proteina, enzima i drugih molekula koje pružaju strukturnu potporu, elastičnost i čvrstoću.

Drugo, strategije sljedeće generacije također su dovele do smanjenja stope infekcija. Zavoji od nanočestica i kompoziti na bazi srebra ili cinka pokazali su snažna antimikrobna svojstva.

Treće, korištenje materijala koji oslobađaju faktore rasta ili su obogaćeni matičnim stanicama dovelo je do poboljšanih ishoda za kronične rane, posebno dijabetičke ulkuse i dekubituse.

Četvrto, otkriveno je da novi senzorski integrirani „pametni zavoji“ koji mogu pratiti pH, temperaturu i eksudat (tekućinu koja curi iz rana, uključujući gnoj) upozoravaju zdravstvene djelatnike na infekciju ili odgođeno zacjeljivanje.

I peto, prilagođeni 3D printani skeleti izrađeni od pacijentovih vlastitih stanica ili biopolimera – to jest, korak prema personaliziranoj medicini – pokazali su veliko obećanje za liječenje složenih rana i opeklina.

Unatoč obećavajućim laboratorijskim i ranim kliničkim rezultatima, autori primjećuju neka ograničenja

Uglavnom, visoki troškovi proizvodnje i ograničena skalabilnost bioinženjerskih i nanotehnoloških materijala. Regulatorne i sigurnosne prepreke koje materijali koji sadrže žive stanice ili nanočestice moraju prevladati.

Varijabilnost u kvaliteti studija – mnogi rezultati dolaze iz malih, kratkoročnih ispitivanja ili predkliničkih modela. Nedostaju dugoročni podaci o imunološkim odgovorima i potencijalnoj toksičnosti nekih sintetičkih materijala.

Unatoč tome, neosporno je da poboljšanja u tehnologiji znače da ove vrste pristupa zacjeljivanju rana sljedeće generacije neće nestati.

Tehnologije najbliže stvarnoj upotrebi su:

• Hidrogelni i nanofiber zavoji, koji već počinju ulaziti u kliničku praksu i koriste se za liječenje opeklina i dijabetičkih ulkusa,
• Kompoziti od srebrnih nanočestica, široko korišteni za kontrolu infekcija kod kroničnih rana,
• 3D printani nosači i gelovi matičnih stanica koji su u ranim kliničkim ispitivanjima za teške opekline i rekonstruktivnu kirurgiju,
• Senzorski zavoji, pilotirani u bolničkim uvjetima za liječenje postoperativnih rana i dijabetičkih ulkusa stopala.

Kako sustavi praćenja vođeni umjetnom inteligencijom i personalizirane bio-tinte ulaze u medicinsku kliniku, njega rana je na rubu da postane potpuno adaptivna, podatkovno vođena znanost.

Studija je objavljena u časopisu Materials Today.

Izvor: Nacionalno sveučilište Tajvana putem Asia Research News