„Diabetinės žaizdos gija labai sunkiai, ir žmonės su šiomis žaizdomis gyvena beveik visą likusį gyvenimą“, – sako medžiagų mokslininkas iš Redingo universiteto Jungtinėje Karalystėje Vitaliy Khutoryanskiy.
Siekdami išspręsti šią problemą, mokslininkai kuria naujus užkrėstų žaizdų gydymo būdus, naudodami specialiai sukurtas nanomedžiagas, kurios aktyvuojamos šviesa ir užtikrina tikslią antimikrobinę veiklą. Šis metodas pasirodė perspektyvus mažinant infekcijas ir pagreitinant žaizdų gijimą eksperimentuose su pelėmis ir kiaulėmis, tačiau dar nebuvo išbandytas su žmonėms.
Lėtinės, negyjančios žaizdos sudaro idealias sąlygas atsparių biologinių plėvelių susidarymui, kurios lėtina gijimą ir žymiai padidina amputacijos riziką. Didžioji dauguma tokių žaizdų – daugiau nei 78 procentai – turi šiuos atsparius bakterijų sluoksnius, kurie dažnai yra atsparūs antibiotikams.
Susiję straipsniai
Naujos šviesa aktyvuojamos nanomedžiagos siūlo kitokį būdą išnaikinti bakterines infekcijas – paverčiant šviesą lokalizuota šiluma arba reaguojant su audiniuose esančiu deguonimi ir susidarant toksiškoms molekulėms, kurios naikina bakterijas, minimaliai pažeisdamos aplinkinius audinius.
Mūsų oda natūraliai gali sugerti nedidelius spinduliuotės kiekius, tačiau, pasak Teksaso universiteto medžiagų mokslininko Zhenpengo Qino, pasitelkus specialiai sukurtas nanomedžiagas, audinius galima įkaitinti iki aukštesnės temperatūros. Šiluma susilpnina bakterijas ir padeda audiniams atsinaujinti. Zh. Qinas, kuris yra vienas iš šios technologijos tyrimo, paskelbto 2024 m. leidinyje „Annual Review of Biomedical Engineering“, bendraautorių, pažymi, kad panašios šviesa suaktyvinamos terapijos buvo naudojamos toksinams pristatyti siekiant paveikti tam tikrus odos ir stemplės vėžio tipus – tačiau jos nebuvo plačiai taikomos žaizdų gydymui.
Viename perspektyviame tyrime, susijusiame su žaizdomis, medžiagų mokslininkas Raffaele Mezzenga iš Ciuricho federalinio technologijos instituto (ETH Zurich), ir jo kolegos pradėjo nuo natūraliai randamo antimikrobinio baltymo, vadinamo lizocimu, kuris buvo išgautas iš kiaušinių baltymų. Jie modifikavo šį baltymą taip, kad jis tapo geliu, sumaišytu su šviesą sugeriančiu dažikliu. Veikiant artimosios infraraudonosios spinduliuotės šviesai, dažiklis įkaista, ištirpdo gelį ir išskiria aktyvų lizocimą. Išjungus šviesą ir medžiagai atvėsus, lizocimas grįžta į neaktyvią formą.
Kai komanda užtepė gelį ant pelių ir kiaulių žaizdų, paaiškėjo, kad jis sunaikino daugiau nei 95 procentus ten esančių bakterijų. Be to, žaizdos gijo greičiau, nes lizocimas – kuris yra toksiškas ir sveikoms ląstelėms – žaizdoje aktyvuodavosi tik apšvitinus šviesa, taip apsaugodamas odą nuo pernelyg didelio poveikio. Norėdama dar labiau paspartinti gijimą, tyrėjų komanda į gelį įtraukė magnio jonus, kurie skatina imunines ląsteles, vadinamas makrofagais, pereiti iš uždegiminės būsenos į gijimą skatinančią. „Gijimas buvo daug greitesnis, nes tuo pačiu metu sunaikinamos bakterijos ir gydoma žaizda“, – sako R. Mezzenga.
Kadangi bakterinės bioplėvelės ypač atsparios ant medicininių implantų paviršių – kur jos gali sukelti pasikartojančias infekcijas ir kartais reikalauja pakartotinių operacijų ar net amputacijų – komanda taip pat išbandė savo gelį ant užkrėstų protezinių sąnarių pelėms. Jie įšvirkštė gelį aplink užkrėstą implantuotą adatą ir per odą nukreipė artimosios infraraudonosios šviesos spindulį. Šis gydymas pašalino bioplėveles ir sunaikino apie 99 procentus bakterijų aplink implantą, tuo pačiu išsaugodamas kaulinį audinį.
Kitoje neseniai atliktoje studijoje mokslininkai iš Gannano medicinos universiteto ir Šanchajaus universiteto Kinijoje gydė žaizdas naudodami nanomedžiagą, sudarytą iš aukso nanodalelių ir grafeno oksido „kvantinių taškų“ – tai yra mažytės anglies pagrindu sukurtos puslaidininkinės dalelės. Apšvitinus mėlyna šviesa, aukso dalelės sugeria šviesos energiją ir paverčia ją šiluma, o grafeno oksidas padeda perkelti elektronus per medžiagą. Tai paskatina reakcijas, kurių metu susidaro toksiškos, nestabilios molekulės, vadinamos reaktyviosiomis deguonies rūšimis, kurios reaguoja su bakterijų membranų struktūromis ir jas sunaikina.
Kai mokslininkai šią medžiagą įlašino į bakterijų tirpalą ir 10 minučių apšvietė mėlyna šviesa, švelni šiluma ir reaktyviosios deguonies rūšys veikdamos kartu sukėlė bakterijų membranų irimą. Naudodami dažą, leidžiantį atskirti negyvas bakterijas nuo gyvų, tyrėjai patvirtino, kad gydymas sunaikino 97 procentus bakterijų.
Nanomedžiagos bandymai su pelėmis parodė, kad po devynių dienų gydytų pelių žaizdos buvo užgijusios 99 proc., o negydytų pelių – tik apie 70 proc.
Nors šios technologijos laboratorijoje pasirodė perspektyvios, prieš pradedant jas taikyti žmonėms reikės atlikti papildomus tyrimus. „Dar yra kur tobulėti“, – sako biologas iš Sarlando universiteto (Vokietija) Larsas Kaestneris. Jis pažymi, kad norint, jog šios technologijos būtų naudingos klinikinėje praktikoje, mokslininkams reikės atlikti išsamius saugumo bandymus ir sumažinti nanomedžiagų kainą.
Vis dėlto ši idėja suteikia vilties pacientams, turintiems lėtines žaizdas, kurios nepagydomos įprastais antibiotikais – ypač atsižvelgiant į tai, kad ligoninėse ir diabeto gydymo srityje vis dažniau pasitaiko vaistams atsparių infekcijų.
„Tai gera idėja, – sako Zh. Qinas. – Žaizdų gijimas ir atsparumas antibiotikams yra labai dideli iššūkiai. Manau, kad bet koks pažangos žingsnis šiose srityse būtų sveikintinas.“
Parengta pagal „Knowable Magazine“.