Hydrożel na wrzody żołądka i rany przewodu pokarmowego

Na łamach czasopisma „Cell Reports Physical Science” opublikowano badania na temat hydrożelu – odpowiednika naturalnego śluzu, który jest odporny na działanie kwasu żołądkowego. Rozwiązanie okazało się skuteczne w gojeniu ran przełyku u zwierząt. Czy w przyszłości będzie również metodą leczenia wrzodów żołądka i ran przewodu pokarmowego u ludzi?

Hydrożel jest materiałem, który może absorbować i zatrzymywać wodę. Znajduje szerokie zastosowanie w opatrunkach, ponieważ wspomaga gojenie ran poprzez utrzymanie odpowiednio wilgotnego środowiska. Jednak w kwaśnym środowisku, takim jak wnętrze żołądka czy dolna część przełyku, materiał ten zwykle ulega rozpadowi. Jednak zespół naukowców i klinicystów, pod kierownictwem profesora Zuankai Wanga z Hong Kong Polytechnic University, udało się znaleźć rozwiązanie, które być może w przyszłości usprawni leczenie wrzodów żołądka u ludzi.

Kwasoodporny hydrożel na wrzody żołądka

Zespół naukowców, zainspirowany adekwatnościami naturalnie wydzielanego śluzu, który chroni żołądek przed samostrawieniem, opracował kwasoodporny hydrożel. W przeprowadzonych eksperymentach wykazano, iż rozwiązanie (UMIH) to poprawia gojenie się ran przewodu pokarmowego u zwierząt, a zatem przewyższa pod tym względem klinicznie zatwierdzony środek osłaniający błonę śluzową żołądka.

– UMIH ma potencjał w leczeniu refluksu żołądkowo-przełykowego, wrzodów żołądka i ochronie ran pooperacyjnych, a także może być stosowany przy endoskopii w celu minimalnie inwazyjnej terapii. Zarówno w modelach szczurzych, jak i świńskich nie tylko mocno przylega do ścian żołądka, ale także wspomaga szybsze i lepsze gojenie się ran – powiedział współautor badań, Bei Li z Uniwersytetu Syczuańskiego.

UMIH składa się z siateczki polimerów, które absorbują wodę, dzięki czemu materiał przyjmuje galeretowatą konsystencję. Do struktury wynalazku włączono trzy najważniejsze składniki molekularne, które chronią go przed działaniem kwasu żołądkowego: białko o nazwie ELR-IK24, które wiąże się z jonami wodoru w środowisku kwaśnym, zmniejszając lokalną kwasowość; kwas taninowy, który wzmacnia zdolność hydrożelu do przylegania do powierzchni; oraz cząsteczkę o nazwie HDI, która stabilizuje strukturę hydrożelu w środowisku kwaśnym.

Naukowcy podkreślają, iż rozwiązanie to stanowi ważny krok naprzód w dziedzinie biomateriałów do naprawy przewodu pokarmowego. Wskazują również na mocne przyleganie, trwałość i skalowalny proces produkcji.

Trwałość i wsparcie gojenia ran przewodu pokarmowego

Podczas testów laboratoryjnych w środowisku kwaśnym (pH2) UMIH wykazał 15 razy silniejsze adekwatności adhezyjne w porównaniu z żelem zawierającym fosforan glinu (APG), klinicznie zatwierdzony środek chroniący błonę śluzową i zobojętniający kwas żołądkowy, stosowany w leczeniu wrzodów żołądka i refluksu żołądkowego. W badaniach APG uległ całkowitej degradacji już po trzech dniach, natomiast UMIH nie wykazał żadnych działań toksycznych w laboratoryjnych hodowlach komórek przewodu pokarmowego. Ponadto hamował wzrost bakterii E. coli i S. aureus, co wskazuje na jego potencjał przeciwdrobnoustrojowy.

– UMIH osiąga 15 razy wyższą siłę adhezji w środowisku kwaśnym niż klinicznie zatwierdzone materiały. Zachowuje stabilność przez 7 dni i wykazuje doskonałą biozgodność oraz znaczną zdolność do naprawy tkanek – zaznaczył współautor, Xiao Yang z Hong Kong Polytechnic University.

W modelach zwierzęcych materiał ściśle przylegał do ran i przyspieszał ich gojenie. Ponadto stosowanie UMIH wiązało się z mniejszym uszkodzeniem tkanek, zmniejszeniem stanu zapalnego i stymulowało wzrost nowych naczyń krwionośnych.

Potrzebne są jednak dalsze badania, które potwierdzą skuteczność i bezpieczeństwo nowatorskiego materiału u ludzi. Naukowcy twierdzą jednak, iż metoda ta ma duży potencjał komercjalizacji.

– To materiał gotowy zarówno na salę operacyjną, jak i na linię produkcyjną. UMIH jest niedrogi, łatwy w masowej produkcji i zbudowany z komponentów o sprawdzonych profilach bezpieczeństwa. W przyszłości planujemy zintegrować UMIH z systemami uwalniania leków i wszczepialnymi, elastycznymi elementami elektronicznymi, aby stworzyć inteligentne urządzenia żołądkowo-jelitowe, które będą mogły leczyć i monitorować stan pacjenta w czasie rzeczywistym – zaznaczył współautor, Feng Lou z Uniwersytetu Syczuańskiego.

Źródło: PAP