Back to top medicaltime.bg

Учените създадоха нетоксично хирургично лепило

То превъзхожда всички съществуващи хирургични конци и скоби за зашиване на рани



 

Ежегодно на нашата планета се изпълняват 230 милиона хирургични операции, травмите също наброяват стотици милиони. Съответно повечето от тези пациенти няма как да се разминат без шевове. „Хирургичните конци и скоби значително отстъпват на т.нар. адхензивни (фотополимерни) материали, тъй като и конците, и скобите са болезнени и некомфортни за пациентиите. Освен това са съпроводени с повишен риск от инфекции и травмиране на здрави тъкани”, - пояснява доктор Джули Лиу, преподавател по химически технологии и биомедицински инженеринг в Университета Пердю, САЩ.

 

За съжаление, повечето адхензивни материали не са подходящи за влажната среда, която има всяка следоперационна рана. Водата нарушава процеса на слепване. Създателите на адхензивни материали се сблъскват с още един проблем: хирургичното лепило трябва да бъде 100 процента нетоксично и биосъвместимо. „Съставът на сегашното хирургично лепило не отговаря на нужните критерии. Ние обаче разработихме напълно биосъвместимо и безопасно за организма лепило, вдъхновени от природата на протеиновата система за надеждна адхезия във водна среда. Освен всичко друго, съставът на нашето ново лепило е „умен”, защото може да се адаптира към конкретната сфера на приложение”, - казва още доктор Лиу.

 

Опитвайки се да открият алтернатива на шевния материал, биотехнолозите проучили природните адхензивни вещества, в т.ч. залепващите вещества на подводни същества, които поначало функционират в условията на 100 процента влажност. Този подход носи желаните плодове. Оказало се, че подводните червеи Phragmatopoma californica и мидите продуцират адхензивни компоненти на основата на аминокиселината 3,4-дехидроксифениланин (DOPA). И тези адхензивни компоненти осигуряват ненадминато слепване на биологическите материали под водата. Детайли от изследването на доктор Лиу и нейния екип са публикувани за първи път през април, 2017-та година в списание Biomaterials. Сега вече учените са достигнали съществени успехи, които споделят с нас. Одобряваните досега от Американската агенция за храните и лекарствата хирургични фотополимери са далече от съвършенството. Много от тях демонстрират токсични свойства, някои от които дори могат да се трансформират в канцерогенни метаболити. Има и такива, които се произвеждат от компонентите на човешката кръв, но те пък могат да разпространят опасните трансмисивни инфекции ВИЧ и хепатит. „И което е по-важно, по-голямата част от хирургичните лепила просто не осигуряват достатъчно адхезия в изключително влажна среда. Затова в инструкциите им има изисквания много добре да се изсуши областта на нанасяне, а това е немислимо в реалните условия на хирургичната операция”, - напомня доктор Лиу.

 

Вземайки под внимание всички изброени изисквания, сътрудници от Университета Пердю разработили „еластиноподобен полипептид” под индекса ELY16, или ELP. Прототипът на новото лепило съдържа аминокиселината тирозин и еластин – високоеластичен протеин на съединителната тъкан. Модифицирали продукта с добавяне на фермента чрез тирозиназа, която трансформира тирозина в споменатия вече 3,4-дехидроксифениланин и образува mELY16. Двете вещества -  ELY16 и mELY16, са безопасни за топлокръвните и работят отлично в екстремна влажна среда. Модификацията на тирозина до DOPA рязко повишава адхензивните свойства на продукта и позволява да се „настрои” в зависимост от областта на използване. „Доколкото ние знаем, mELY16 образува най-здравите връзки сред всички изкуствени протеини, които се използват за влажна среда. Освен всичко друго дадената опция е по-целесъобразна и от комерсиална гледна точка, отколкото останалите натурални аналози” – се казва в заявлението на биотехнолозите.                   

 

 

А как стои въпросът с безопасността? Може ли да се гарантира, че новото хирургично лепило няма да предизвика потенциално опасни усложнения? Няма ли да се превърне в причина за рак или други сериозни заболявания? На този етап специалистите нищо не гарантират, обаче предварителните изпитания потвърждават безопасността на ELY16 и mELY16 за организма. „Биосъвместимостта на продукта е превъзходна благодарение на човешкия еластин – природен компонент на съединителната тъкан. Нашата цел - да имитираме адхезия на протеините на мидите и да избегнем активното взаимодействие с организма на човека – е достигната”, - уверява д-р Лиу. В хода на сравнителните изпитания в екстремално влажна среда новото хирургично лепило на основата на mELY16 превъзхожда по всички показатели одобрените от Агенцията аналози.


Резултатът от изпитанията бил толкова впечатляващ, че днес авторите не се страхуват да говорят за бъдеща замяна на хирургичните конци и скоби с универсалното лепило. „Нашите протеини с DOPA значително по-добре се слепват. Еластиноподобните полипептиди притежават способността да образуват т.нар. коацервати – колоидни струпвания. Разделянето на две течни фази, една от които по-плътна и по-богата на протеини, имитира естествения процес на адхезия при подводните червеи”, - поясняват преимуществата на лепилото учените като отбелязват, че това гарантира успех в използването му в условията на 100-процентова влажност.

 

Еластиноподобните полипептиди образуват многобройни кръстосани връзки, които могат много силно, много добре да удържат разрязаните тъкани и да осигурят тяхното заздравяване. По думите на доктор Лиу еластиноподобният полипептид лесно може да се получи в промишлени мащаби от бактерията Escherichia coli – чревната бактерия. Нейната способност към коацервация може да „настрои” за използване в различна среда в зависимост от температурата, рН и солеността. По този начин биотехнологичните компании в бъдеще могат да се уредят и да произвеждат хирургични лепила с различни марки за използване в едни или други органи, тъкани или клинични ситуации. Бъдещите изследвания ще помогнат да се оптимизира съставът на лепилото и да се разширят неговите възможности.