Z električnim obližem nad hude zlome kosti

Električna in-ali elektromagnetna stimulacija je pred leti veljala za obetavno metodo celjenja ran in zlomov. Potem je zaradi slabo zasnovanih študij ter izrazitega premika iz sfere znanosti v sfero alternative upravičeno utonila v pozabo.

Električno polje, ki ga ustvari PLLA, pritegne celice na mesto zloma in spodbudi, da se matične celice razvijejo v kostne celice. Tehnologijo je mogoče uporabiti tudi za regeneracijo drugih tkiv, kot so hrustanec, mišice in celo živci. Foto: Bigstock

Nanotehnologija se v medicini vse bolj uveljavlja. Eden od zadnjih zelo obetajočih prebojev je kombinacija biokompatibilnih piezoelektričnih polimerov ter ultrazvoka za zdravljenje zlomov kosti. Metodo so iznašli na Univerzi Connecticut in jo uspešno preizkusili na miših s hudimi poškodbami lobanje.

Piezoeletričnost in ultrazvok kot metoda za obnavljanje tkiv

Čeprav se manjši zlomi kosti običajno zarastejo sami, je velike zlome s zdrobljenimi ali manjkajočimi deli kosti veliko težje uspešno sanirati. Biokompatibilni polimer, ki ga kot neke vrste ogrodje namestijo na mesto zloma in ki se kasneje razgradi sam, obeta, da bo kmalu mogoče uspešno neinvazivno zdraviti tudi hude poškodbe kosti. Sistem posnema naravno električno polje telesa ter pomaga celicam pri obnavljanju tkiv, aktivirajo pa ga z ultrazvokom. Polimer ustvarja zelo majhno električno napetost – nekaj milivoltov, ki se generira z ultrazvokom. Slednji povzroči vibriranje vlaken v polimeru, ki nato ustvarijo električno polje (materiali, ki lahko ustvarijo električno energijo z vibracijami, se imenujejo piezoelektrični.).

Ogrodje – polimer namestijo na mesto zloma, potem pa s pomočjo UZ ustvarijo električno napetost. Foto: Nano Energy

Metoda zdravljenja poteka tako, da polimer kot neke vrste ogrodje (na mestu je primerjava z gradbenim odrom) položijo na zlomljeno kost. V začetni fazi z ultrazvočno napravo v obliki palice upravlja medicinsko osebje, kasneje pa bolnik sam. Ko se kost zaceli, se polimer sam od sebe razgradi. Invazivne operativne metode niso več potrebne.

Telo na mestu poškodbe ustvari specifične pogoje

“Električno polje se nanaša na naravni signal, ki ga telo ustvari na mestu poškodbe. Z našo metodo ga lahko vzdržujemo od zunaj, reverzibilno ter tako dolgo, kot je potrebno, da se kost v celoti zaceli,” pojasnjuje Thanh Nguyen, bioinženir iz UConn. Piezoelektrični polimer, ki so ga Nguyen in ekipa uporabili za gradnjo ogrodja, ki ga položijo na mesto poškodbe, temelji na poli L-mlečni kislini (PLLA). PLLA poleg tega, da ni strupena in je piezoelektrična, se sčasoma raztaplja v telesu in izginja, ko nova kost raste. “Zdi se, da električno polje, ki ga ustvari PLLA, pritegne celice na mesto zloma in spodbudi, da se matične celice razvijejo v kostne celice. To tehnologijo je mogoče uporabiti tudi za regeneracijo drugih tkiv, kot so hrustanec, mišice in celo živci,” je prepričana Ritopa Das, prvopodpisana avtorica objave 27. junija letos v strokovni reviji Nano Energy.

Kosti ustvarjajo površinski naboj, ko jih dnevno obremenjujemo

Trenutno si Nguyen in ekipa prizadevajo, da bi polimer naredili še ugodnejši za rast kosti – kar bi omočilo hitro celjenje tudi zelo velikih poškodb. Prav tako poskušajo razumeti, zakaj električno polje sploh spodbudi rast kosti. Znano je, da so slednje same po sebi nekoliko piezoelektrične in ustvarjajo površinski naboj, ko jih dnevno obremenjujemo. Ta površinski naboj spodbuja nastajanje novega kostnega tkiva, ni pa jasno, zakaj se to dogaja. Teoriji sta dve: povečanje električne napetosti (in vzdrževanje le-te) pomaga nedefiniranim celicam, da se prilepijo na površino kosti in se spremenijo v kostne celice ali pa povzroči, da obstoječe celice postanejo bolj aktivne.

Izvirno znanstveno objavo v celoti (v angleščini) najdete TUKAJ.

PUSTITE KOMENTAR

Prosimo vpišite svoj komentar!
Prosimo vpišite svoje ime tukaj