Американські та китайські дослідники представили пластир для заміни хірургічного зшивання поранень кишківника та шлунку. Випробування на органах та живих тваринах показали, що пластир за кілька секунд приклеюється до вологих тканин, залишаючись на місці понад чотирьох тижнів, перешкоджає підтіканню ран та сприяє їхньому загоєнню. Результати дослідження оприлюднені в журналі Science Translational Medicine.
Jingjing Wu et al. / Science Translational Medicine, 2022
Що не так із наявними медичними підходами?
Рани шлунково-кишкового тракту зазвичай лікуються ручним накладанням швів хірургом. Протягом багатьох років метод показав свою дієвість, але він не позбавлений недоліків. Так, небезпечним ускладненням процедури, яке може зустрічатися у 20 відсотків пацієнтів, є підтікання в місті анастомозу — з'єднання країв поранення. Такий стан збільшує ризик смерті у пацієнтів більш ніж на 30 відсотків через загрозу інфекцій навколишніх органів та сепсису. Основними причинами, які призводять до підтікання анастомозу, окрім навичок хірурга, вважають пошкодження ніжної тканини, зокрема проколами голки при зшиванні. Через це припускають, що для подібних операцій краще можуть підійти з'єднання, які не передбачають додаткового травмування тканин. Наприклад, за допомогою медичних адгезивів та герметиків. Але їхні недоліки, якщо мова йде про анастомози шлунково-кишкового тракту, полягають у переважно рідкій формі або необхідності використовувати додаткові пристрої, наприклад, ультрафіолетову лампу для затвердіння матеріалу, та не завжди достатній ефективності. Тож науковці й медики з Массачусетського технологічного інституту, Південного університету науки й технологій Китаю та Клініки Мейо запропонували інший підхід, який дещо нагадує використання клейкої стрічки для герметизації труб.
Яким чином допоможе стрічка?
Розробка науковців являє собою радше не клейку стрічку, а тонкий прозорий пластир, поверхні якого мають різні властивості. Його верхня сторона суха і не липка, тоді як нижня є біоадгезивним шаром, який може залатати собою дефекти трубчастих органів. Це забезпечується різним хімічним складом: верхній шар складається із гідрофільного поліуретану, а нижній — із N-гідроксисукцинімідного естеру поліакрилової кислоти (PAA-NHS) для біоадгезивності у вологому середовищі та полівінілового спирту для механічного посилення. Вчені заявляють, що їхній пластир можна просто наклеїти, наприклад, на частину кишки у місці пошкодження, навіть якщо тканини вологі. Після цього матеріал ще дещо наводнюється та набухає, перетворюючись на м'який, ще еластичніший та міцніший за початковий стан гідрогель, що забезпечує йому стабільність та нетравматичність щодо тканин.
Перше випробування механічних властивостей клейкої латки для внутрішніх органів провели на тканинах шлунково-кишкового тракту свиней, точніше — на частині товстого кишківника та шлунку. На них вчені перевіряли міцність, еластичність та адгезивність виробу в умовах вологого середовища внутрішніх органів, порівнюючи ефект із наявними комерційними адгезивами для тканин — Histoacryl, Coseal та Tisseel. Додатково було випробувано його для лікування дефектів шлунку, тонкого та товстого кишківника на живих лабораторних тваринах.
Як показала себе латка?
Пластирові знадобилося усього п'ять-десять секунд, щоб щільно приклеїтися до вологих тканин шлунка та кишечника свині. Через шість годин, коли він максимально набух, його адгезивність дещо зменшилася, але не суттєво, забезпечуючи надійне прикріплення до тканин. До того ж він усе ще перевершував за механічними властивостями вже доступні на ринку адгезиви.
Порівняння механічних властивостей пластиру та медичних адгезивів, а також демонстрація прикріплення пластиру до тканин товстого кишківника свині. Jingjing Wu et al. / Science Translational Medicine, 2022
Досліди на живих пацюках, яким пластирі приліпили до шлунку та кишківника, показали, що виріб має хорошу біосумісність. Протягом чотирьох тижнів він не спричинив явного запалення, у порівнянні з деякими випробуваними адгезивами. За цей самий час рани на органах успішно загоювалася без ознак їх підтікання, та з мінімальним рубцюванням, у порівнянні з зашитими. Крім цього, у групі пацюків, яких лікували пластиром, не відмітили жодного випадку утворення спайок між лікованим органом та сусідніми тканинами, на відміну від групи тварин, яким рани зашивали вручну (спайки виявили у п'ятьох тварин із 12). Вшивання пластиру під шкіру продемонструвало його біорозкладність — за 12 тижнів він сильно фрагментувався та розчинився, не спричинивши змін в аналізах крові.
Випробування пластиру для лікування поранень кишківника у пацюків. На останньому фото - загоєна після чотирьох тижнів рана. Jingjing Wu et al. / Science Translational Medicine, 2022
Позитивні результати надихнули вчених провести наступне випробування на більших живих тваринах — свинях. П'ятьом піддослідним свиням завдали по два потенційно летальні поранення товстого кишківника діаметром 5 міліметрів, які заліпили досліджуваними пластирами. Усі тварини вижили протягом 4-тижневого періоду спостереження без ускладнень, зокрема підтікання анастомозів, і з повним загоєнням ран.
Автори задоволені результатами, але зазначають, що їм ще є над чим працювати. Наприклад, надалі вони прагнуть модифікувати пластир, щоб той був придатним і для ран складнішої форми та для з'єднання повністю розділених кінців органу.
Із таким пластиром лікування поранень кишківника стане простішим та безпечнішим, але допомогти у цьому можуть і роботи. Ми вже розповідали, як роботу довірили самостійно провести лапароскопічну операцію зі зшивання кишки на живій свині, і він непогано впорався.