Ihosyöpäpotilaille suunniteltu erittäin tehokas kirurginen sidos voi nopeuttaa paranemisprosessia leikkauksen jälkeen. Iso-Britannian ja Kiinan tutkijoiden kehittämä sidos hyödyntää myös fototermisiä vaikutuksia estämään kasvainten ilmaantumista uudelleen.
Fototerminen hoito (PTT) on noussut lupaavaksi tekniikaksi ihosyövän hoitoon. Siinä injektoidaan kasvaimiin johtavia nanomateriaaleja, jotka muuttavat valon lämmöksi, ja sitten ne valaistaan tietyillä aallonpituuksilla syöpäsolujen tappamiseksi. Suurissa kasvaimissa tämä hoito on suoritettava yhdessä leikkauksen kanssa, jolloin haavat tulee hoitaa kirurgisilla sidoksilla infektion estämiseksi.
Viime aikoina on ehdotettu kehittyneempiä hoitomenetelmiä, joissa PTT integroidaan suoraan kirurgisiin sidoksiin. Toivon, että nämä materiaalit voisivat edistää ihon paranemista ja samalla estää kasvaimien uusiutumisen hoidon jälkeen. Näiden sidosten teoreettiset mallit perustuvat fototermiseen materiaaliin, pelkistettyyn grafeenioksidiin (rGO). Tämä materiaali voidaan syntetisoida sitomalla happea sisältäviä ryhmiä yksikerroksisiin grafeenilevyihin ja saattamalla ne sitten prosessiin, joka vähentää niiden happipitoisuutta.
Tällä hetkellä tämä tekniikka kohtaa suuren esteen: rGO on myrkyllinen eläville soluille, mikä tarkoittaa, että sitä ei voida käyttää suoraan kirurgisissa sidoksissa. Ennen pelkistysprosessia grafeenioksidi voidaan tehdä biologisesti yhteensopivammaksi yhdistämällä se biomolekyyleihin, kuten peptideihin ja proteiineihin. Kuitenkin tehostaakseen sen fototermistä vastetta materiaalin täytyy sitten kestää kova pelkistysprosessi: suoritetaan suljetussa reaktorissa yli 180 °C:n lämpötiloissa puhtaan etanolin ympäristössä. Samalla kun materiaalin grafeenioksidia pelkistetään, se tuhoaa myös siihen kiinnittyneitä herkempiä biomolekyylirakenteita.
Joukkue, jota johtaa Yuanhao Wu Nottinghamin yliopistossa, on nyt kehittänyt uuden tekniikan, joka mahdollistaa pelkistysprosessin tapahtuvan alemmissa lämpötiloissa. Se sisältää grafeenioksidihiutaleita, jotka on koteloitu proteiinibiopolymeeriin nimeltä "elastiinin kaltainen rekombinameeri" (ELR), joka tunnetaan kyvystään edistää ihon korjausta ja parantaa haavoja. Hallitsemalla näiden rakenteiden välisiä molekyylivuorovaikutuksia, tiimi tuotti monikerroksisen grafeenioksidiytimen, jota ympäröi ELR-kuori.
Myöhemmin tutkijat altistivat tämän rakenteen desinfiointiaineelle, joka sisälsi 70 % etanolia. Tyypillisesti tämä neste tunkeutuisi suoraan bakteerien ja virusten proteiinikuorten läpi. Tässä tapauksessa se kulki suoraan ELR-kuoren läpi vuorovaikutuksessa sen sisällä olevan puhtaan grafeenioksidin kanssa. Tämä antoi tiimille mahdollisuuden käynnistää pelkistysprosessin paljon alemmissa 85 °C:n lämpötiloissa jättäen ELR:n rakenteen ennalleen.
Kaiken kaikkiaan lopullinen rakenne yhdisti rGO:n korkean PTT-tehokkuuden kykyyn edistää kudosten regeneraatiota. Lisäbonuksena materiaali steriloitiin käsittelemällä sitä etanolilla.
Kolmiosainen fototerminen hoito eliminoi kasvaimet hiiristä
Tutkijat vahvistivat lähestymistapansa käyttämällä in vivo hiirillä tehdyt kokeet, jotka osoittavat, että sidokset voivat estää kasvaimen uusiutumista ja edistää haavan paranemista kasvaimen resektion jälkeen. Materiaali tarvitsi vain 15 sekunnin altistuksen lähi-infrapunavalolle 48 tunnin välein ollakseen tehokas.
Wun tiimi toivoo, että ainutlaatuiset sidokset voisivat johtaa käytännöllisiin leikkauksen jälkeisiin hoitoihin, joita ihosyöpäpotilaat voisivat tarjota kotona: sekä nopeuttavat heidän leikkaushaavojensa paranemista että estävät kasvaimien ilmaantumisen uudelleen ihon uusiutuessa.
Tutkimus on kuvattu kohdassa Kehittyneet toiminnalliset materiaalit.
