Έξυπνος επίδεσμος τραυμάτων ελέγχει τη φλεγμονή

Τα χρόνια τραύματα αποτελούν μια σημαντική ιατρική πρόκληση, επιβαρύνοντας τα συστήματα υγειονομικής περίθαλψης με δισεκατομμύρια δολάρια σε κόστος κάθε χρόνο. Η πρωτοπόρος ερευνήτρια Börte Emiroglu αναπτύσσει ένα νέο προϊόν: μια επιλεκτική υδρογέλη που μοιάζει με σφουγγάρι και μειώνει τα φλεγμονώδη σήματα και προάγει ενεργά την επούλωση. Η εργασία δημοσιεύεται στο περιοδικό Advanced Healthcare Materials.

Η ακαδημαϊκή καριέρα της Emiroglu την οδήγησε από την Τουρκία στη Ζυρίχη, μετά από μεταπτυχιακό δίπλωμα, και κατευθείαν στον διεπιστημονικό κόσμο της βιοϊατρικής μηχανικής στο ETH Zurich. «Τότε, δεν ήξερα καν τι ήταν η υδρογέλη», θυμάται, σκεπτόμενη τις πρώτες ημέρες της διδακτορικής της έρευνας στο Εργαστήριο Μακρομοριακής Μηχανικής υπό την επίβλεψη του καθηγητή Mark Tibbitt.

Αλλά το άγνωστο ήταν ακριβώς αυτό που την γοήτευσε και αυτό ήταν που έγινε η αφετηρία για μια νέα τεχνολογία. Ο στόχος της Emiroglu ήταν να αναπτύξει έναν έξυπνο επίδεσμο τραυμάτων που θα μπορούσε να επηρεάσει ενεργά τη διαδικασία επούλωσης σε χρόνια τραύματα. Η λύση της βασίζεται σε κοκκώδεις υδρογέλες που συλλαμβάνουν προφλεγμονώδη σήματα από τον ιστό, ενώ ταυτόχρονα υποστηρίζουν τις αναγεννητικές διαδικασίες.

Τα χρόνια τραύματα – όπως αυτά που σχετίζονται με τον διαβήτη ή τις κυκλοφορικές διαταραχές – αποτελούν ένα διαδεδομένο ιατρικό πρόβλημα. Πολλοί πάσχοντες έχουν ανοιχτές δερματικές αλλοιώσεις που μετά βίας επουλώνονται για μήνες ή και χρόνια. Αυτό συχνά οφείλεται σε μια υπερβολική ανοσοαπόκριση: αντί να προχωρήσει σε αναγέννηση, το σώμα παραμένει παγιδευμένο σε έναν συνεχή βρόχο υπερδραστήριας φλεγμονώδους δραστηριότητας.

Εδώ βρήκε τη μοναδική του αξία η νεοσύστατη εταιρεία Immunosponge, η οποία ιδρύθηκε από τους Emiroglu και Apoorv Singh, έναν συνάδελφο ερευνητή στο εργαστήριο του Tibbitt. Ο επίδεσμος τραυμάτων τους στοχεύει τα μοριακά σήματα που διαιωνίζουν τον βρόχο. «Θέλουμε να οδηγήσουμε μια πληγή έξω από την φλεγμονώδη κατάσταση και να της δώσουμε τις σωστές οδηγίες για επούλωση», λέει ο Emiroglu. «Θέλουμε να βοηθήσουμε τον ιστό να σηματοδοτήσει ότι τώρα είναι η ώρα για αναγέννηση».

Πώς ακριβώς λειτουργεί ο επίδεσμος τραυμάτων; «Φανταστείτε ένα σφουγγάρι», λέει ο Emiroglu, «ένα υλικό με υψηλή ικανότητα απορρόφησης». Τεχνικά μιλώντας, το σφουγγάρι αποτελείται από μικροσκοπικά σωματίδια γέλης – γνωστά ως μικρογέλες – που είναι αόρατα με γυμνό μάτι. Όταν συνδυάζονται σε μεγάλους αριθμούς, δημιουργούν μια μαλακή, σφουγγαροειδή δομή. «Στο εργαστήριο, το υλικό μοιάζει με ζελέ», εξηγεί ο Εμίρογλου.

Αυτή η δομή μπορεί να είναι εξοπλισμένη με τους λεγόμενους υποκαταστάτες – επιφανειακά μόρια που στοχεύουν και δεσμεύουν συγκεκριμένα μόρια σηματοδότησης. Αυτό επιτρέπει στο σφουγγάρι να διακρίνει μεταξύ χρήσιμων και επιβλαβών σημάτων. «Δεν θέλουμε να απορροφούμε απλώς τα πάντα, όπως κάνει ένα σφουγγάρι κουζίνας. Πρέπει να απομακρύνουμε επιλεκτικά τα προφλεγμονώδη μόρια που προκαλούν χάος στον τοπικό ιστό, ενώ ταυτόχρονα να ξεκινούμε διαδικασίες που προάγουν την επούλωση», λέει ο Εμίρογλου.

Η ιδέα είναι έντονα εμπνευσμένη από τη φύση. «Η μεταφορά μάζας είναι αποτελεσματική σε μικρές αποστάσεις στη φύση, ειδικά σε μονοκύτταρους οργανισμούς», εξηγεί ο ερευνητής. «Αλλά μόλις εμφανιστούν πιο σύνθετοι οργανισμοί, υπάρχει ανάγκη για δομές που οργανώνουν την ανταλλαγή ύλης πιο αποτελεσματικά – έτσι λειτουργούν και επικοινωνούν μεταξύ τους τα κύτταρα μέσα σε έναν ιστό». Ακριβώς αυτές οι αρχές ενέπνευσαν τον Εμίρογλου και χρησίμευσαν ως μοντέλο για την έξυπνη επίδεση τραυμάτων.

Η τεχνολογία βασίζεται σε πολλά μικρά δομικά στοιχεία για να δημιουργήσει μια προσαρμόσιμη, λειτουργική δομή. «Είμαστε σε θέση να επεκτείνουμε αυτήν τη βιβλιοθήκη δομικών στοιχείων, η οποία στο μέλλον θα μας επιτρέψει να προσαρμόσουμε την τεχνολογία μας για διάφορες ομάδες ασθενών και υποκείμενες ασθένειες», λέει ο Emiroglu. Αυτό σημαίνει ότι μπορούν να εξοπλίσουν τις χάντρες γέλης με διάφορους άλλους επιφανειακούς υποκαταστάτες, έτσι ώστε να μπορούν να συλλαμβάνονται διαφορετικοί φλεγμονώδεις αγγελιοφόροι ανάλογα με τον τύπο του ιστικού ελαττώματος.

Ενώ οι ερευνητές επικεντρώνονται επί του παρόντος σε χρόνιες δερματικές πληγές, η τεχνολογία θα μπορούσε επίσης να βοηθήσει με εσωτερικές βλάβες ιστών, όπως στην επούλωση οστών, χόνδρων ή τενόντων. «Αυτοί οι ιστοί μπορεί να έχουν περιορισμένη παροχή αίματος και επομένως συχνά απαιτούν αποτελεσματική ανταλλαγή μάζας κατά την αναγέννηση», εξηγεί ο Emiroglu. Σε αντίθεση με τις τρέχουσες μεθόδους, όπως οι μηχανικές συσκευές αναρρόφησης ή οι μη εξειδικευμένοι επίδεσμοι τραυμάτων, οι οποίοι στεγνώνουν πλήρως ένα τραύμα, ο επίδεσμος τραυμάτων της Emiroglu στοχεύει στην αιτία και προορίζεται για χρήση σε πρώιμο στάδιο.