Inovatívny materiál, ktorý dokáže napodobniť chrupavku, by mohol prispieť ku kontinuálnej a k cielenej liečbe artritídy.
Nový materiál použitý ako náhrada chrupavky v kĺboch postihnutých artritídou by umožnil ich kontinuálnu liečbu. Ilustračný obrázok. Zdroj: iStock.com/Tharakorn
Vedci z Cambridgeskej univerzity vyvinuli materiál, ktorý dokáže zaznamenať drobné zmeny pH v ľudskom tele, napríklad pri akútnom vzplanutí artritídy. Môže obsahovať protizápalové lieky, ktoré sa uvoľňujú v reakcii na zmenené pH. Pri akútnom vzplanutí artritídy je prostredie zapáleného kĺbu o niečo kyslejšie než okolité tkanivo.
Pri vyššej kyslosti pH dochádza v materiáli k zmenám – mäkne a nadobúda rôsolovitejšiu konzistenciu. Tieto zmeny spúšťajú uvoľňovanie molekúl lieku zapuzdrených v jeho štruktúre. Materiál reaguje len na zmeny v úzkom rozsahu pH. Podľa vedcov tak umožňuje, že sa lieky cielene dostanú na požadované miesto a v konkrétnom čase. Ďalším prínosom tejto liečby by bolo menej vedľajších účinkov.
Uplatnenie v liečbe artritídy
Materiál použitý ako náhrada chrupavky v kĺboch postihnutých artritídou by umožnil ich kontinuálnu liečbu. Zvýšila by sa tiež účinnosť liekov tlmiacich bolesť a efektívnosť boja proti zápalu.
Artritída postihuje viac ako 10 miliónov ľudí v Spojenom kráľovstve, čo stojí NHS (National Health Service), verejný zdravotný systém Spojeného kráľovstva, približne 10,2 miliardy libier ročne. Globálne ňou podľa odhadov trpí viac ako 600 miliónov ľudí.
Kým sa nový materiál uplatní v praxi, budú potrebné rozsiahle klinické štúdie. Vedci však veria, že ich prístup by mohol zvýšiť úspešnosť liečby artritídy aj ďalších ochorení vrátane rakoviny. Výsledky štúdie boli uverejnené v časopise Journal of the American Chemical Society.
Vysokocitlivý materiál
Materiál vyvinutý tímom z Cambridgeskej univerzity využíva špeciálne navrhnuté a reverzibilné krížové väzby v polymérnej sieti. Citlivosť týchto väzieb na zmeny pH dodáva materiálu vysokocitlivé mechanické vlastnosti.
Vyvinula ho výskumná skupina profesora Orena Schermana na Katedre chémie Yusufa Hamieda Cambridgeskej univerzity. Schermanov tím sa špecializuje na navrhovanie a výrobu týchto jedinečných materiálov s potenciálnym využitím v celom rade aplikácií.
„Istý čas sa už zaujímame o využitie týchto materiálov v kĺboch, keďže ich vlastnosti dokážu napodobniť vlastnosti chrupavky,“ cituje tlačová správa univerzity Orena Schermana, profesora supramolekulárnej a polymérnej chémie a riaditeľa Melville Laboratory for Polymer Synthesis. „Avšak v prípade kombinácie s vysoko cieleným podávaním liekov ide o naozaj vzrušujúcu perspektívu.“
„Tieto materiály dokážu „vycítiť“, keď nie je v tele niečo v poriadku, a reagujú dodaním liečby presne tam, kde je potrebná,“ uviedol prvý autor štúdie Dr. Stephen O’Neill. „Toto by mohlo znížiť potrebu opakovaného podávania liekov a zároveň zlepšiť kvalitu života pacientov.“
Reaguje na chemické procesy v tele
Na rozdiel od iných systémov na podávanie liekov vyžadujúcich vonkajšie spúšťače, ako je teplo alebo svetlo, reaguje tento systém na chemické procesy prebiehajúce v tele. Podľa vedcov by práve toto mohla byť cesta k dlhodobejšej a cielenej liečbe artritídy, ktorá reaguje na ataky, je účinnejšia a zároveň má menej vedľajších účinkov.
V laboratórnych testoch výskumníci naplnili materiál fluorescenčným farbivom, aby zistili, ako by sa asi správal skutočný liek. Prišli na to, že pri úrovni kyslosti typickej pre artritický kĺb materiál uvoľnil podstatne viac lieku v porovnaní s normálnou, teda zdravou hladinou pH.
„Úpravou chemického zloženia týchto gélov môžeme dosiahnuť, že budú vysokocitlivé na jemné zmeny kyslosti, ktoré sa vyskytujú v zapálenom tkanive,“ povedala spoluautorka štúdie Dr. Jade McCuneová. „Znamená to, že lieky sa uvoľňujú v požadovanom čase a na mieste, kde sú najviac potrebné.“
Pozrite si
Flexibilný liečebný prístup
Vedci tvrdia, že tento prístup by sa dal prispôsobiť tak, aby sa dal použiť pri rôznych zdravotných problémoch jemným doladením chemického zloženia materiálu. „Ide o veľmi flexibilný prístup, takže teoreticky by sme mohli kombinovať rýchlo pôsobiace a pomaly pôsobiace lieky a docieliť jednu liečbu, ktorá by vydržala dni, týždne alebo dokonca mesiace,“ povedal O’Neill.
V ďalších krokoch bude tím testovať materiály v živých systémoch so zámerom vyhodnotiť ich výkonnosť a bezpečnosť vo fyziologickom prostredí. Odborníci veria, že ak bude tento prístup úspešný, mohol by otvoriť dvere novej generácii citlivých biomateriálov schopných liečiť chronické ochorenia s väčšou presnosťou.
Výskum podporila Európska rada pre výskum a Rada pre výskum v oblasti inžinierstva a fyzikálnych vied (EPSRC), ktorá je súčasťou organizácie UK Research and Innovation (UKRI). Výskum sa komercializuje s podporou Cambridge Enterprise, komerčnej divízie univerzity. Oren Scherman je členom Jesus College v Cambridgei.
Zdroj: TS University of Cambridge
(zh)
