Biogeelin toimintaperiaate on melko yksinkertainen: geeliä levitetään yhdessä nanopartikkeliliuoksen kanssa yhteen liimatuille kudospinnoille, jotka sidotaan geelin avulla. Tämä tapahtuu molekyylien vuorovaikutuksen vuoksi. Tätä ilmiötä kutsutaan adsorptioksi. Samaan aikaan geeli sitoo nanopartikkelit yhteen muodostaen lukemattomia uusia yhteyksiä haavan kahden erotetun pinnan välille. Tämä tartuntaprosessi kestää vain muutaman minuutin, eikä siihen liity kemiallisia reaktioita.
Kokeen aikana ranskalaiset tutkijat vertasivat kahta menetelmää ihon sulkemiseksi syvällä haavalla: levittämällä nanohiukkasten vesiliuosta harjalla ja perinteisiä ompeleita lääketieteessä. Samalla vaihtoehto nanopartikkeliliuoksella vaikuttaa helpoimmalta käyttää ja sulkee ihon hyvin nopeasti, kunnes se paranee itsestään. Prosessi tapahtuu ilman tulehdusta ja kudosnekroosia, ja arpi haavan kohdalla on lähes näkymätön.
Toisessa kokeessa, joka suoritettiin myös kokeellisilla jyrsijöillä, tutkijat levittivät liuosta sisäelinten, kuten keuhkojen, maksan ja pernan, pehmytkudoksiin, joita on vaikea ommella, koska ne repeytyvät, kun kirurginen neula työnnetään niiden läpi. Syvän maksahaavan edessä ranskalaiset asiantuntijat pystyivät sulkemaan haavan, levittämään siihen nanohiukkasten vesiliuosta ja puristamaan haavan reunat yhteen. Verenvuoto pysäytettiin. Maksan lohkon viillon korjaamiseksi he kiinnittivät jälleen nanohiukkasia erityisen kalvon muodossa, joka kiinnitettiin haavaan ja pysäytti verenvuodon. Molemmat tapaukset päättyivät hyvin rotille, maksan toiminta palautui ja eläimet itse pysyivät hengissä.
Tämä kiinnitysmenetelmä on osoittanut ainutlaatuisuutensa, koska sen potentiaali lupaa hyvin laajan valikoiman kliinisiä sovelluksia. Nanohiukkasten saamiseksi ranskalaiset käyttivät rautaoksideja ja piidioksidia, jotka imeytyvät helposti ihmiskehoon. Tulevaisuudessa tämä menetelmä voidaan varsin helposti integroida nykyiseen kudosten regeneraatio- ja hoitotutkimukseen. Onnistuneella tuloksella hän pystyy mullistamaan kliinisen käytännön.
Synteettinen kollageeni haavojen paranemiseen
Kollageeni on fibrillaarinen proteiini, jolla on erityinen tertiäärinen rakenne. Kollageenimolekyylit muodostuvat kolmoiskierteestä, joka koostuu polypeptidiketjuista. Ihmiskehossa tällä aineella on erittäin tärkeä rooli muodostaen sidekudoksen matriisin ja varmistaen sen joustavuuden ja lujuuden prosessin. Yksi kollageenin tärkeimmistä ominaisuuksista on sen kyky nopeuttaa verihiutaleiden kiinnittymis- ja hyytymisprosessia. Näitä ominaisuuksia käytetään nykyaikaisessa lääketieteessä, mutta lääkäreiden on käytettävä luonnollista kollageenia, jota saadaan eläimistä, yleensä lehmistä. Tällainen kollageeni herättää useita huolenaiheita, koska se voi aiheuttaa kehon immuunivasteen, tulehduksen tai toimia infektion kantajana.
Jeffrey Hartgerinckin amerikkalaisessa laboratoriossa William Marsh Rice -yliopistossa (yksityinen yhdysvaltalainen tutkimusyliopisto Houstonissa) muutama vuosi sitten tutkijat saivat synteettistä kollageenia. Laboratoriotutkimusten tuloksena havaittiin, että uusi synteettiseen kollageeniin perustuva hydrogeeli pystyy sitomaan verihiutaleita toisiinsa aktivoiden niiden aggregoitumiskykyä. Tämä nopeuttaa merkittävästi verenvuodon pysäytysprosessia, kun taas asiantuntijat eivät huomaa tulehdusprosessien esiintymistä.
Ihmisen immuunijärjestelmän vasteen puute ja aggregaatio-ominaisuudet erottavat Houstonissa luodun materiaalin suotuisasti monista kaupallisista analogeista. Luonnollisesti tällaista ainetta ei voida käyttää vakavan verenvuodon pysäyttämiseen, synteettinen kollageeni ei korvaa tiukkaa sidettä ja kiristyssidettä, mutta sairaalan leikkaussalissa tälle aineelle on erittäin vaikea löytää analogia kirurgisen verenvuodon pysäyttämiseksi.
Suorien kirurgisten sovellusten lisäksi Hartgerink ja hänen kollegansa tutkivat mahdollisuutta käyttää uutta materiaalia pienten haavojen parantamiseen ja siirteiden tukemiseen. On raportoitu, että synteettinen kollageeni pystyy muodostamaan perustan minkä tahansa tyyppisten solujen kiinnittymiselle ja uusien kudosten kasvulle. Tätä ainetta voidaan muokata tietyn käyttötarkoituksen mukaan. Synteettisen kollageenin immunologinen inertti ja kemiallinen puhtaus ovat sen tärkeitä etuja ja lisätakuu onnistumiselle.
Nykyaikaisten materiaalien käyttö lääketieteessä
Uusien biologisten materiaalien, myös nanopartikkeleihin perustuvien materiaalien, käyttöalue on erittäin laaja jopa lääketieteen puitteissa, mutta siitä voi tulla todellinen ihmelääke kirurgiassa. Kehittäjät uskovat, että uudet aineet ovat välttämättömiä selkäytimen ja aivojen verisuonijärjestelmän, vatsaelinten leikkauksissa sekä hammaslääketieteessä. Tällä hetkellä maksaleikkauksissa ja suurten muodostelmien poistamisen aikana kehosta kaikki avustajat kiinnittävät paljon huomiota yrityksiin pysäyttää verenvuoto.
Nykyään käytetyt menetelmät eivät ole kovin menestyviä, puhumme kevyestä jäätymisestä ja imukykyisistä pyyhkeistä. Veren menetystä ei kuitenkaan aina kompensoida potilaalle, puhumattakaan ajanhukasta ja säilyneen veren laadusta. Uusien biologisten ja nanoaineiden käyttöönotolla voidaan merkittävästi lyhentää leikkausaikaa, vähentää verensiirtoon tarvittavan veren määrää ja vähentää nollaan lääkäreiden valtimoiden ja suonien oheiskäsittelyt. Samalla mahdollisuus saada infektio haavaan vähenee esimerkiksi maksan tai suoliston leikkauksissa.
Erityinen alue uusien nanomateriaalien käyttöön, jotka pystyvät pysäyttämään veren nopeasti ja parantamaan haavoja, ovat erilaiset pelastuspalvelut. Pelastusryhmät voivat käyttää niitä auto- ja rautatieonnettomuuksissa, lento- ja juna-onnettomuuksissa, luonnon- ja ihmisen aiheuttamien katastrofien aikana sekä sotilaskenttälääketieteessä. Uudet nanoteknologioihin perustuvat materiaalit eivät kuitenkaan menetä ainutlaatuisia ominaisuuksiaan riittävän pitkälläkin varastoinnilla.
Nykyaikaisella nanoaineella - synteettisellä kollageenilla tai synteettisellä peptidillä on myös sellainen erinomainen ominaisuus kuin kyky hajota ajan myötä verenkierrossa, kun taas useimmat nykyaikaiset verenvuodon pysäytyslääkkeet pysyvät ihmiskehossa pitkään. Tämä nykyaikaisten nanovalmisteiden käytön puoli (niiden vaarattomuus ja monet muut parametrit) vaatii lisäkokeita. Mutta on kiistatonta, että tällaisten lääkkeiden takana on lääketieteen tulevaisuus.
Tietolähteet:
http://gearmix.ru/archives/10943
http://remedium.ru/news/detail.php?ID=61497
http://www.rusnanotekh.ru/Nanotechnology%20in%20medicine/nanomed%206.aspx