Znajdź zawartość

Bioinżynierowie z Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa opracowali płynny materiał – kompozyt cząsteczek naturalnych i syntetycznych – który może pomóc w odtworzeniu uszkodzonej tkanki miękkiej. Wstrzykuje się go pod skórę, a następnie utwardza za pomocą światła. Naukowcy porównują to do zestalania galaretki w formie po spadku temperatury (Science Translational Medicine). Na razie Amerykanie przeprowadzili wstępne badania na szczurach i ludziach. Rezultaty okazały się naprawdę zachęcające, ale wynalazek nie nadaje się jeszcze do rutynowego stosowania w klinikach. Implantowane materiały biologiczne mogą naśladować fakturę tkanki miękkiej, ale są zazwyczaj szybko rozkładane przez organizm. Materiały syntetyczne bywają bardziej stałe, ale układ odpornościowy je odrzuca i przeważnie nie łączą się dobrze z otaczającą naturalną tkanką. Nasz materiał kompozytowy, z biologicznym komponentem zwiększającym kompatybilność z ciałem i syntetycznym odpowiadającym za wytrzymałość, łączy najlepsze cechy obu światów – podkreśla dr Jennifer Elisseeff. Amerykanie połączyli kwas hialuronowy (HA), który nadaje naszej skórze elastyczność, oraz poli(tlenek etylenu), w skrócie PEG. Wybrany przez nich polimer jest już z powodzeniem stosowany jako składnik kleju chirurgicznego. Dzięki temu wiadomo, że nie wywołuje ostrych reakcji układu odpornościowego. Dzięki wykorzystaniu energii światła powstają wiązania między molekułami PEG, a w środku zostaje uwięziony kwas hialuronowy. Co ważne, implant zachowuje swój kształt i nie wycieka. Aby uzyskać jak najlepszy kompozyt PEG-HA, naukowcy wstrzykiwali pod skórę i do mięśni grzbietu szczurów mieszanki różnych stężeń obu substancji. Następnie operowane miejsce oświetlano zieloną diodą LED. Właściwości implantu oceniano po 47 i 110 dniach za pomocą rezonansu magnetycznego, a później usuwano. Bezpośrednie pomiary i MRI wykazały, że implanty utworzone z najwyższego stężenia PEG oraz HA zachowywały pierwotne rozmiary, podczas gdy implanty z samego HA kurczyły się z biegiem czasu. Bezpieczeństwo i trwałość implantów PEG-HA testowano także przez 3 miesiące na 3 ochotnikach, którzy przeszli abdominoplastykę. Pod skórę brzucha wstrzyknięto im ok. 5 kropel PEG-HA lub samego kwasu hialuronowego. Żaden z pacjentów nie był hospitalizowany ani nie zmarł w związku z 8-mm implantem. Wspominali oni jednak o odczuwaniu gorąca i bólu podczas utwardzania. Po 12 tygodniach od zabiegu rezonans nie wykazał zmniejszenia się implantu. Po jego usunięciu i obejrzeniu okolicznych tkanek okazało się, że rozwinął się lekki-umiarkowany stan zapalny, związany z obecnością leukocytów określonego typu. Naukowcy ujawnili, że podobna reakcja zapalna wystąpiła u szczurów, ale u gryzoni i ludzi zaangażowały się w nią inne białe krwinki. Członkowie zespołu Elisseeff uważają, że jest to związane z wykorzystaną tkanką docelową: u ludzi implanty utworzono w obrębie brzucha, a u szczurów w mięśniach grzbietu. Nadal musimy ocenić trwałość i bezpieczeństwo naszego materiału w innych ludzkich tkankach, takich jak mięśnie czy mniej otłuszczone regiony pod skórą twarzy, by zoptymalizować kompozyt wykorzystywany w różnych procedurach. Amerykanie wiążą największe nadzieje z wykorzystaniem PEG-HA do rekonstrukcji twarzy.

Naukowcy cały czas pracują nad ulepszeniem soczewek kontaktowych. Niedawno opracowano soczewki z wbudowanymi czujnikami, co pozwala mierzyć ciśnienie w gałce ocznej, a więc monitorować np. rozwój jaskry. Teraz udało się wytypować lepszą substancję nawilżającą. Zapobiega to zespołowi suchego oka, a w dodatku mamy do czynienia ze związkiem naturalnie występującym w organizmie człowieka: kwasem hialuronowym (Biomaterials). Dzięki pomysłowi inżynierów chemików z McMaster University będzie można z czasem zrezygnować z dzisiejszych samonawilżających się soczewek, które wykorzystują sztuczne odczynniki. Szacuje się, że ponad połowa osób rezygnuje z noszenia soczewek właśnie z powodu dyskomfortu związanego z wysuszeniem oka. Nieprzyjemne wrażenia nasilają się z upływem dnia. Kanadyjczycy przeprowadzili testy i stwierdzili, że kwas hialuronowy nie wpływa na właściwości optyczne soczewek. Co więcej, związek ten, znany lepiej z zastosowań w dermatologii kosmetycznej, doskonale zapobiega tworzeniu się warstewki białek na powierzchni soczewek (powoduje to zmętnienie, a więc znacznie pogarsza widzenie). Kwas hialuronowy jest naturalnym polimerem zmniejszającym tarcie. W organizmie człowieka ważącego 70 kg występuje ok. 15 g tej substancji. Dziennie jedna trzecia jest zużywana, m.in. do naprawy skóry, poprawy elastyczności chrząstki czy wzrostu i przemieszczania się komórek. Choć na razie nikt nie wyprodukował soczewek z kwasem hialuronowym, wynalazcy są dobrej myśli. Wykazaliśmy, że proces działa. Wierzymy, że producenci dostrzegą korzyści związane z tą naturalną technologią [...].

Czołowi badacze świata od dawna wytężają umysły nad problemami związanymi z podawaniem obcych komórek do organizmu. Jednym z nich jest potrzeba stworzenia osłony, która będzie ochraniała wszczepione komórki, jednocześnie pozwalając im na kontakt z otoczeniem. Takie miniopakowanie musi mieć wiele cech: wykazywać elastyczność przy zachowaniu wytrzymałości, godzić przepuszczalność z blokowaniem dostępu komórek odpornościowych i wiele innych, pozornie sprzecznych ze sobą właściwości. Z pomocą przyszła naukowcom sama natura. Okazuje się bowiem, że w odpowiednich warunkach pojemniczek taki... tworzy się samoistnie. O odkryciu donoszą naukowcy z Instytutu Bio- i Nanotechnologii w Medycynie, należącego do Uniwersytetu Północno-zachodniego w amerykańskim mieście Evaston. Nietypowa struktura powstaje w wyniku reakcji dwóch substancji. Pierwsza z nich to tzw. amfifil peptydowy (ang. amphiphile peptide, PA), sztucznie wytworzony w laboratorium związek. Drugą jest kwas hialuronowy, naturalny polimer występujący w wielu organizmach, także u człowieka, którego zadaniem jest współtworzenie m.in chrząstek i stawów. Jak przyznaje prof. Samuel Stupp, autor odkrycia, w osiągnięciu sukcesu pomogło mu po prostu szczęście: Spodziewaliśmy się, że te dwie substancje się ze sobą zmieszają. Zamiast tego, niemal natychmiast po połączeniu dwóch roztworów, utworzyły one solidną membranę. Odkrycie było ekscytujące, więc postanowiliśmy poprowadzić dalsze badania i sprawdzić, dlaczego tak się dzieje. W toku badań udało się uzyskać kontrolę nad rozmiarem i kształtem membran. Odpowiednie formy i wymiary osiągano zależnie od użytego do syntezy naczynia, które pełni funkcję analogiczną do formy odlewniczej. Istotny jest także fakt, że powstające membrany samoczynnie regenerują się po przerwaniu, a ich wytrzymałość i stosunkowo wysoka sztywność pozwala np. na przenoszenie za pomocą pęsety lub przyszywanie do żywej tkanki za pomocą zwykłych nici chirurgicznych. Uzyskanie trójwymiarowych woreczków także jest możliwe i całkiem łatwe. Aby to zrobić, głęboką probówkę wypełnia się roztworem PA, do którego następnie dodaje się kwas hialuronowy. Ten ostatni ma znacznie większą gęstość od otaczającego roztworu, toteż stopniowo opada. W czasie podróży w kierunku dna naczynia wiąże on stopniowo cząsteczki PA, powodując rozrastanie się sieci. Odpowiedni dobór stężeń obu tych substancji wymusza na nich tworzenie właśnie trójwymiarowej torebki. Zespołowi prof. Stuppa udało się też zamknąć wewnątrz pęcherzyka komórki macierzyste i utrzymać je przy życiu przez cztery tygodnie. Wspomiany typ komórek do przeżycia potrzebuje specjalnego białkowego czynnika wzrostu, co oznacza, że błona jest zdolna do przepuszczania tej proteiny. Jest to stosunkowo duże białko, co sugeruje, że inne, znacznie mniejsze cząsteczki (wśród nich odkrywca wymienia np. pojedyncze geny, przeciwciała czy np. służące do wyciszania aktywności genów cząsteczki siRNA) powinny mieć tę samą możliwość. Potencjalne zastosowania odkrycia amerykańskiego naukowca są bardzo liczne. Bez wątpienia mają szansę stać się skutecznym sposobem dostarczania do organizmu komórek, które w normalnych warunkach byłyby zniszczone przez układ immunologiczny. Dzięki osłonie są one zdolne do przeżycia znacznie dłuższego okresu. Inne możliwości użycia nowo odkrytych pęcherzyków obejmują, np.: produkcję nanomaszyn, ogniw słonecznych, a być może także całkowicie nowych, nieznanych obecnie polimerów.

Restylan to preparat zawierający stabilną postać kwasu hialuronowego. Jest wypełniaczem tkankowym, stosowanym przy czasowym korygowaniu zmarszczek. Okazuje się, że może także pobudzać skórę do produkcji kolagenu, dzięki czemu wygląda ona młodziej i promienniej. Zastrzyki z żelem obejmują najczęściej bruzdy na czole, w fałdach nosowo-wargowych, wokół ust i policzków. Kwas hialuronowy wchodzi w skład tkanki łącznej. Ponieważ ma zdolność wiązania wody, zapewnia skórze optymalną wilgotność. Przyczynia się do mnożenia i przemieszczania fibroblastów, czyli komórek twórczych tkanki łącznej właściwej. Fibroblasty wytwarzają z kolei substancję międzykomórkową, składającą się z włókien kolagenowych, sprężystych oraz siateczkowych, a także tzw. substancji podstawowej. Naukowcy z University of Michigen podkreślają, że zakres działania restylanu wykracza daleko poza opisy dostarczane przez producenta. Nawet on nie zdawał sobie sprawy z jego nowo odkrytych możliwości. Myśleliśmy, że [...] zastrzyk działa z powodu swojej wypełniającej natury. Uzupełnia ubytki, gdziekolwiek by się nie znajdowały, i człowiek zaczyna lepiej wyglądać — powiedział w wywiadzie telefonicznym dr John Voorhees, szefujący projektowi dermatolog. Teraz musimy rozszerzyć opis jego działania. Żel nie tylko wypełnia powstałe bruzdy, ale także zmusza ciało do wytwarzania własnego kolagenu. Oznacza to, że iniekcje mogą mieć długofalowe efekty. Okres półtrwania kolagenu to 15 lat. Voorhees i zespół twierdzą, że restylan nie tylko sprzyja produkcji nowego kolagenu, ale prawdopodobnie nie dopuszcza także do rozkładu już istniejącego (Archives of Dermatology). Producent preparatu (firma Q-Med AB z Uppsali) nie finansował testów ani nie ma pojęcia, co ostatecznie znalazło się w raporcie.