Najnowsze badania opublikowane w czasopiśmie Engineering analizują postępy w leczeniu ran, ze szczególnym uwzględnieniem bioaktywnych opatrunków wrażliwych na mikrośrodowisko ran cukrzycowych. Rany cukrzycowe (DWs, diabetic wounds) stanowią jedno z poważniejszych powikłań cukrzycy. Wraz ze wzrostem liczby chorych na cukrzycę na całym świecie rośnie również populacja zagrożona rozwojem ran cukrzycowych. Szacuje się, że ryzyko wystąpienia DWs w ciągu życia pacjenta wynosi od 19% do 34%, a wskaźnik nawrotów jest wysoki, co stanowi poważne wyzwanie dla zdrowia pacjentów.
Złożony proces gojenia ran cukrzycowych
Proces gojenia DWs różni się istotnie od mechanizmów naprawczych w ostrych ranach. Już w fazie hemostazy obserwuje się u pacjentów z cukrzycą nieprawidłową agregację płytek i zaburzone formowanie sieci fibrynowej. Faza zapalna ulega wydłużeniu na skutek osłabionej funkcji komórek układu odpornościowego, zaburzeń mediatorów zapalnych, nasilonego stresu oksydacyjnego, powikłań mikrokrążenia oraz zwiększonego ryzyka infekcji wtórnych. W fazie proliferacyjnej dochodzi do zaburzeń funkcji keratynocytów i fibroblastów, a w fazie przebudowy jakość odkładania kolagenu jest niska, co zwiększa ryzyko nawrotów.
Patologiczne mikrośrodowisko ran cukrzycowych
Charakterystyczne cechy mikrośrodowiska DWs to: hiperglikemia, przewlekły stan zapalny, utrzymujące się zakażenie, hipoksja, zaburzenia czynników molekularnych oraz zmienione pH. Wysoki poziom glukozy sprzyja akumulacji końcowych produktów zaawansowanej glikacji (AGEs), które przedłużają stan zapalny i zakłócają migrację oraz proliferację kluczowych komórek regeneracyjnych. Nadmierna produkcja reaktywnych form tlenu (ROS) i zaburzona polaryzacja makrofagów nasilają stan zapalny. Biofilmy bakteryjne prowadzą do infekcji opornych na leczenie. Niedotlenienie hamuje funkcjonowanie komórek i proces angiogenezy. Nadmiar AGEs, ROS i metaloproteinaz macierzy (MMPs) zakłóca fizjologiczny proces gojenia. Ponadto zasadowe pH sprzyja namnażaniu bakterii.
Bioaktywne opatrunki reagujące na mikrośrodowisko
Aby przeciwdziałać tym trudnościom, naukowcy opracowali bioaktywne opatrunki zdolne do regulacji w zależności od warunków mikrośrodowiska. Strategie te dzielą się na pasywne i aktywne.
Strategie pasywne obejmują:
- opatrunki reagujące na glukozę (z użyciem konkanawaliny A, oksydazy glukozowej, pochodnych kwasu fenyloboronowego),
- opatrunki pH-zależne (kontrolujące uwalnianie leków przy zmianach pH),
- działanie antyoksydacyjne, przeciwzapalne i przeciwbakteryjne (neutralizacja ROS, hamowanie patogenów),
- opatrunki wrażliwe na czynniki molekularne (AGEs, MMPs),
- opatrunki wrażliwe na temperaturę i wilgotność.
Strategie aktywne obejmują:
- reakcję na ultradźwięki (wyzwalanie leku pod wpływem fali dźwiękowej),
- reakcję na pole magnetyczne (terapia z użyciem pola magnetycznego),
- reakcję na światło (technologie fotokatalityczne i fototermiczne).
Wyzwania kliniczne i perspektywy rozwoju
Pomimo obiecujących wyników badań, kliniczne zastosowanie bioaktywnych opatrunków nadal napotyka na istotne bariery. Konieczne są rygorystyczne analizy bioskładników pod względem bezpieczeństwa biologicznego oraz zgodności z wymaganiami regulacyjnymi. Różne typy opatrunków mogą wymagać odmiennych ścieżek zatwierdzenia przez FDA. Przyszłe badania powinny skupić się na inteligentnych mechanizmach odpowiedzi, konstrukcji systemów dostarczania leków, biokompatybilności, optymalizacji właściwości mechanicznych, integracji sensorów oraz projektowaniu wielofunkcyjnych struktur.
Pełny tekst artykułu: https://doi.org/10.1016/j.eng.2025.01.018
Więcej informacji o czasopiśmie Engineering: https://www.sciencedirect.com/journal/engineering
