Pacijenti sa dijabetesom čije su prirodne sposobnosti zarastanja rana ugrožene često razvijaju hronične rane koje sporo zarastaju. Takve rane koje ne zarastaju mogu izazvati ozbiljne infekcije koje rezultiraju bolnim ishodima, kao što je amputacija udova. Kako bi se suočio sa ovim globalnim zdravstvenim izazovom, tim istraživača sa Nacionalnog univerziteta u Singapuru (NUS) osmislio je inovativni magnetni gel koji obećava da će ubrzati zarastanje dijabetičkih rana, smanjiti stope recidiva i zauzvrat smanjiti broj incidenata amputacije udova.
Svaki tretman uključuje primenu zavoja prethodno napunjenog hidrogelom koji sadrži ćelije kože za zarastanje i magnetne čestice. Da bi se maksimizirali terapijski rezultati, koristi se bežični spoljni magnetni uređaj za aktiviranje ćelija kože i ubrzavanje procesa zarastanja rana. Idealno trajanje magnetne stimulacije je oko jedan do dva sata.
Laboratorijski testovi su pokazali da tretman u kombinaciji sa magnetnom stimulacijom zaceljuje dijabetičke rane oko tri puta brže od trenutnih konvencionalnih pristupa. Štaviše, dok se istraživanje fokusiralo na lečenje dijabetičkih čireva na stopalu, tehnologija ima potencijal za lečenje širokog spektra složenih rana kao što su opekotine.
„Konvencionalni zavoji ne igraju aktivnu ulogu u zarastanju rana“, rekao je docent Endi Tej, koji predvodi tim koji se sastoji od istraživača sa Odseka za biomedicinsko inženjerstvo na NUS koledžu za dizajn i inženjering, kao i NUS Instituta za zdravstvene inovacije i tehnologiju. . „Oni samo sprečavaju da se rana pogorša, a pacijentima je potrebno zakazati zamenu zavoja svaka dva ili tri dana. To je ogroman trošak za naš zdravstveni sistem i neprijatnost za pacijente.“
Nasuprot tome, jedinstveni NUS pronalazak koristi sveobuhvatan pristup zarastanju rana, ubrzavajući proces na nekoliko frontova.
„Naša tehnologija se bavi višestrukim kritičnim faktorima povezanim sa dijabetičkim ranama, istovremeno upravljajući povišenim nivoima glukoze u predelu rane, aktivirajući uspavane ćelije kože u blizini rane, obnavljajući oštećene krvne sudove i popravljajući poremećenu vaskularnu mrežu unutar rane“, objasnio je Tej.
Tim NUS-a opisao je svoju inovaciju u radu objavljenom u naučnom časopisu Advanced Materials, 8. septembra 2023.
Trenutno više od pola milijarde ljudi širom sveta živi sa dijabetesom i očekuje se da će ovaj broj značajno porasti. Hronične dijabetičke rane kao što su čirevi na stopalima (jedan od najčešćih i najtežih za lečenje rana) su stoga postali veliki globalni izazov zdravstvene zaštite.
Tradicionalni tretmani za ove rane su često nezadovoljavajući, što dovodi do ponavljajućih i upornih zdravstvenih problema i — u velikom broju slučajeva — amputacije udova.
Svake godine u svetu postoji oko 9,1 do 26,1 miliona slučajeva dijabetičkog čira na stopalu, a oko 15% do 25% pacijenata sa dijabetesom će razviti dijabetički čir na stopalu tokom svog života. Singapur ima jednu od najvećih stopa amputacije donjih ekstremiteta zbog dijabetesa u svetu, u proseku oko četiri dnevno.
Ćelije kože neprekidno doživljavaju mehaničke sile zbog normalnih svakodnevnih aktivnosti. Međutim, pacijentima sa ranama se obično savetuje da ne obavljaju rigorozne aktivnosti, kao što je hodanje, jer bi to moglo da ubije preostale ćelije neophodne za zarastanje.
„Ono što je naš tim postigao je da identifikuje slatku tačku primenom nežne mehaničke stimulacije“, rekao je Tej. „Rezultat je da se preostale ćelije kože ‘vežbaju’ da zacele rane, ali ne do te mere da ih to ubije.“
Posebno dizajnirani gel za zarastanje rana je pun dva tipa ćelija kože koje je odobrila FDA – keratinociti (neophodni za popravku kože) i fibroblasti (za formiranje vezivnog tkiva) – i sitne magnetne čestice. Kada se kombinuje sa dinamičkim magnetnim poljem koje generiše spoljni uređaj, mehanička stimulacija gela podstiče dermalne fibroblaste da postanu aktivniji.
Laboratorijski testovi su pokazali da povećana aktivnost fibroblasta koju generiše magnetni gel za zarastanje rana povećava stopu rasta ćelija za približno 240% i više nego udvostručuje njihovu proizvodnju kolagena – ključnog proteina za zarastanje rana. Takođe poboljšava komunikaciju sa keratinocitima kako bi podstakao stvaranje novih krvnih sudova.
„Pristup koji koristimo ne samo da ubrzava zarastanje rana, već i promoviše sveukupno zdravlje rana i smanjuje šanse za recidiv“, dodao je Tej.
Tim NUS-a radi na projektu od 2021. do 2023. kako bi pokazao održivost ovog novog pristupa. Za ovu inovaciju je podnet patent.
Dok je magnetni gel za zarastanje rana pokazao veliko obećanje u poboljšanju zarastanja dijabetičkih rana, takođe bi mogao da revolucioniše tretman drugih složenih tipova rana.
„Hidrogel koji reaguje na magnet, u kombinaciji sa bežičnom magnetom indukovanom dinamičkom mehaničkom stimulacijom, rešava fundamentalne izazove u zarastanju rana, kao što je stvaranje povoljnog mikrookruženja i podsticanje regeneracije tkiva“, rekao je koautor istraživačkog rada dr Shou Iufeng, Naučni saradnik na Odseku za biomedicinsko inženjerstvo Fakulteta za dizajn i inženjerstvo NUS.
„Ovi principi i prilagodljivost naše tehnologije, kao i njena opšta lakoća upotrebe za pacijente, znače da se može primeniti za poboljšanje zarastanja rana u različitim situacijama izvan dijabetesa, uključujući opekotine i hronične nedijabetičke čireve.“
Istraživači sprovode više testova kako bi dodatno poboljšali magnetni gel za zarastanje rana kako bi poboljšali njegovu efikasnost. Oni takođe sarađuju sa kliničkim partnerom na testiranju efikasnosti gela koristeći dijabetička ljudska tkiva.
„Ovo je veliki korak napred u aktivnoj nezi rana“, rekao je Tej. „Naš cilj je da obezbedimo efikasno i praktično rešenje za zarastanje rana koje poboljšava rezultate za milione širom sveta.“
„Zaceljivanje rana, posebno u oblasti dijabetičkih čireva na stopalu, oduvek je predstavljalo izazov. Pacijenti sa dijabetesnim stopalom ne leče tako dobro kao normalni pacijenti i njihov put zarastanja se često produžava“, rekao je docent Frensis Vong Keng Lin, konsultant, Odeljenje za ortopedsku hirurgiju, Opšta bolnica Sengkang.
Vong, koji nije uključen u studiju, dodao je: „Napredak u tehnologijama zarastanja rana će smanjiti trajanje putovanja pacijenata i omogućiti im da se vrate svom životu što je brže moguće, a samim tim poboljšaće produktivnost i kvalitet života.“
