KTU mokslininkių eksperimentai: osteoartrito gydymui kūrė dirbtinį audinį iš želatinos

Kauno technologijos universiteto (KTU) Cheminės technologijos fakulteto mokslininkės atliko eksperimentą ir pabandė laboratorijoje „išauginti” dirbtinį audinį, kuris pagelbėtų gydant labiausiai pasaulyje paplitusią sąnarių ligą – osteoartritą.

Kitaip nei geriamieji farmaciniai preparatai, naujasis KTU chemikių – mokslų daktarės Alisos Palavenienės ir absolventės Simonos Misevičiūtės – sukurtas bifunkcinis, t.y. dvi funkcijas atliekantis karkasas, galėtų būti įterpiamas į žmogaus kūną ir tokiu būdu kompensuotų kremzlės bei kaulo pažeidimus.

Įdomu tai, kad viena iš bifunkcinio karkaso sudedamųjų dalių – želatina, bene plačiausiai naudojama kulinarijoje ir kosmetikos pramonėje.

Osteoartritas – dažniausia pasaulyje sąnarių liga

Dažniausia pasaulyje sąnarių liga tituluojamas osteoartritas (lot. osteoarthritis) – kaulų ir sąnarių uždegiminė liga – labiausiai pažeidžia kelio, klubo, stuburo, čiurnos sąnarius.

Dažniausiai nuo šios ligos kenčia vyresnio amžiaus žmonės. Pasaulio sveikatos organizacijos (PSO) statistika skelbia, kad visame pasaulyje osteoartritu serga maždaug 10 proc. vyrų ir 18 proc. moterų, kurie vyresni nei 60 metų.

Dėl žmogaus amžiaus įtakos jo sąnarių kremzlės dyla, plonėja, todėl sąnario judesiai tampa skausmingi, sudėtingesni, sąnarys gali patinti.

Leidinio „Sveikatos mokslai“ duomenimis, nemažas  skaičius ligonių skundžiasi keleto sąnarių skausmu – jiems vienu  metu gali sopėti keli sąnariai.

Nustatyta, kad vyresniems nei 55  metų  amžiaus ligoniams vidutiniškai skauda keturis sąnarius. Dažniausiai skauda šias  sąnarių  grupes: kelio ir pėdos, kelio ir nugaros, kelio ir rankos.

Anot medikų, osteoartritas yra kol kas nepagydoma liga, todėl iki pat šių dienų kelia nemenką iššūkį tiek gydytojams, tiek pacientams. Šiuolaikinė medicina gali padėti pristabdyti ligos progresavimą naudodama medikamentines ir nemedikamentines priemones.

Ieškota sprendimo ir kaulams, ir sąnariams

„Sąnarių skausmus kenčia daugybė žmonių ir daugelis iš jų serga osteoartritu. Kadangi kremzlė sunkiai atsinaujina ir su pokremzliniu kaulu sudaro sudėtingą kompleksą, naujų sudėtinių kompozitų gavimas ir jų tobulinimas yra naudingas bei aktualus, siekiant atrasti tinkamiausią būdą šios problemos sprendimui“, – teigia KTU Taikomosios chemijos bakalaurė Simona Misevičiūtė, atlikusi eksperimentą.

Jaunoji tyrėja pasakoja, kad tyrimo metu siekė sukurti hidroksiapatito, želatinos ir polisacharidų karkasą, skirtą osteochondrinio defekto atkūrimui.

„Karkasas yra produktas, skirtas įterpti į tam tikrą organizmo dalį, pavyzdžiui, sąnarį. Juo galima atstatyti esantį osteochondrinį (kaulo ir sąnario) pažeidimą. Karkasas sudarytas iš kelių skirtingų sudedamųjų dalių“, – paaiškina S. Misevičiūtė.

Pasak jos, osteochondriniai defektai – tai ne tik kremzlės, bet ir kaulo pažeidimai. Kitaip tariant, osteochondrinio defekto atkūrimas yra šių pažeidimų atkūrimas. Tai galėtų būti padaroma įterpiant bifunkcinį karkasą, imituojantį šį sudėtingą audinį.

S.Misevičiūtė pabrėžia – nors atskirai kaulų ir kremzlės regeneracijai jau yra sukurta daug karkasų rūšių, tačiau vieno gaminio, tinkamo ir kaului, ir kremzlei – vis dar trūksta.

„Bifunkcinių karkasų kūrimas ir integravimas į medicininę praktiką yra rimtas iššūkis šiuolaikinėje regeneracinėje inžinerijoje. Dėl šios priežasties naujų sudėtinių karkasų, imituojančių osteochondrinį audinį, gavimas ir jų tobulinimas yra ypatingai aktualus“, – teigia ji.

Želatina – viena sudedamųjų dalių

Vykdydama tyrimą S. Misevičiūtė siekė sukurti tokį karkasą, kuris atkartotų realaus osteochondrinio audinio struktūrą ir funkcionalumą. Šiam tikslui buvo pasitelktos kelios medžiagos – hidroksiapatitas, chitozanas ir želatina.

„Džiugu, kad eksperimentuojant pavyko pritaikyti tokią paprastą medžiagą kaip želatina, kurią rastume dažnoje namų virtuvėje“, – komentuoja S. Misevičiūtė, primindama, kad želatina yra skaidri, kieta, beveik beskonė medžiaga. Ji išgaunama iš gyvulių kolageno. 

Pasak jos, želatina yra ypatingas peptidų ir baltymų mišinys. Ji pasižymi palyginti mažu antigeniškumu, biologiniu suderinamumu ir skaidumu, turi daug modifikavimo galimybių.

Kaip pasakoja tyrėjos, eksperimento metu karkasas buvo paruoštas liejant polimerų mišinius atskirais sluoksniais, o gauto karkaso porėta struktūra išgauta mėginį liofilizuojant.

Tyrimo metu taip pat buvo atliekami kiti testai: elementinė analizė, bioimitacinė mineralizacija, mėginių irimo laikas, jų gebėjimas sugerti vandenį ir kt.

S.Misevičiūtė paaiškina: kaulo ir kremzlės audinių inžinerijoje vandens sugerties ir brinkumo laipsnis yra svarbūs parametrai, užtikrinantys kaulo audinio ląstelių proliferaciją ir diferenciaciją, struktūrinį karkaso stabilumą ir mechanines savybes.

Atlikto tyrimo rezultatai parodė, kad tiriamieji karkasai geba sugerti didelį kiekį vandens, kas užtikrintų karkaso funkcionalumą.

Siekia pritaikyti nebrangias medžiagas

„Lietuvos chemikai jau nuo pirmųjų studijų pakopų universitete novatoriškai sprendžia aktualias medicinos problemas Lietuvos ir pasaulio mastu, ieško galimybių pritaikyti nebrangias, gamtinės kilmės medžiagas regeneracinės inžinerijos tikslams“, – apibendrindama gautus rezultatus teigia Dr. A. Palavenienė.

Ji atkreipia dėmesį, jog kuriant žmogaus organizmui skirtus bifunkcinius karkasus pasitelkiamas organizmo ir ligų suvokimas kaip visuma, tarpdiscipliniškumas – pritaikomos chemijos, biologijos, farmacijos, anatomijos ir kitų mokslo sričių žinios bei praktika.

Pasak jos, tokiu būdu yra naujai, plačiau žiūrima į opias šiuolaikinės medicinos problemas ir jų sprendimo galimybes. „Nors atliekami tyrimai yra tik didelio darbo pradžia, galime pasidžiaugti, kad žengiame koja į koją su pasaulio tendencijomis“, – teigia ji.