Wysoce skuteczny opatrunek chirurgiczny przeznaczony dla pacjentów z rakiem skóry może przyspieszyć proces gojenia po operacji. Opracowany przez naukowców z Wielkiej Brytanii i Chin opatrunek wykorzystuje również efekty fototermiczne, aby zapobiegać ponownemu pojawianiu się guzów.
Terapia fototermiczna (PTT) okazała się obiecującą techniką leczenia raka skóry. Polega na wstrzykiwaniu do guzów przewodzących nanomateriałów, które przekształcają światło w ciepło, a następnie naświetlaniu ich określonymi długościami fal w celu zabicia komórek rakowych. W przypadku dużych guzów leczenie to musi być prowadzone w połączeniu z zabiegiem chirurgicznym, pozostawiając rany, które należy leczyć opatrunkami chirurgicznymi, aby zapobiec infekcji.
Ostatnio zaproponowano bardziej zaawansowane metody leczenia, w których PTT integruje się bezpośrednio z opatrunkami chirurgicznymi. Istnieje nadzieja, że materiały te mogą sprzyjać gojeniu się skóry, jednocześnie zapobiegając ponownemu pojawieniu się guzów po leczeniu. Teoretyczne projekty tych opatrunków opierają się na fototermalnym materiale zredukowanym tlenkiem grafenu (rGO). Materiał ten można zsyntetyzować, wiążąc grupy zawierające tlen z jednowarstwowymi arkuszami grafenowymi, a następnie poddając je procesowi, który zmniejsza ich zawartość tlenu.
Obecnie technika ta napotyka na poważną przeszkodę: rGO jest toksyczny dla żywych komórek, co oznacza, że nie można go stosować bezpośrednio w opatrunkach chirurgicznych. Przed procesem redukcji można zwiększyć biokompatybilność tlenku grafenu poprzez połączenie go z biocząsteczkami, takimi jak peptydy i białka. Jednak, aby wzmocnić reakcję fototermiczną, materiał musi następnie wytrzymać ostry proces redukcji: przeprowadzany w szczelnym reaktorze w temperaturach przekraczających 180°C, w środowisku czystego etanolu. Redukując zawartość tlenku grafenu w materiale, niszczy to również przyczepione do niego delikatniejsze struktury biomolekularne.
Zespół, kierowany przez Yuanhao Wu na Uniwersytecie Nottingham opracował nową technikę, która umożliwia proces redukcji w niższych temperaturach. Polega na zestawieniu płatków tlenku grafenu, zamkniętych w biopolimerze białkowym zwanym „rekombinamerem podobnym do elastyny” (ELR), znanym ze swojej zdolności do wspomagania naprawy skóry i gojenia ran. Kontrolując interakcje molekularne między tymi strukturami, zespół wyprodukował wielowarstwowy rdzeń z tlenku grafenu otoczony powłoką ELR.
Następnie naukowcy poddali tę konstrukcję działaniu środka dezynfekującego zawierającego 70% etanolu. Zazwyczaj płyn ten przenika bezpośrednio przez bakterie i otoczki białkowe wirusów. W tym przypadku przeszedł on bezpośrednio przez powłokę ELR, aby oddziaływać z czystym tlenkiem grafenu wewnątrz. Umożliwiło to zespołowi uruchomienie procesu redukcji w znacznie niższych temperaturach, wynoszących 85°C, przy jednoczesnym pozostawieniu nienaruszonej struktury ELR.
Podsumowując, ostateczna struktura połączyła wysoką skuteczność PTT rGO ze zdolnością do promowania regeneracji tkanek. Jako dodatkowy bonus materiał został wysterylizowany poprzez obróbkę etanolem.
Trzystopniowa terapia fototermiczna eliminuje guzy u myszy
Naukowcy potwierdzili swoje podejście za pomocą in vivo eksperymenty na myszach, pokazujące, że opatrunki mogą zapobiegać nawrotom guza i wspomagać gojenie ran po resekcji guza. Materiał wymagał jedynie 15-sekundowej ekspozycji na światło bliskiej podczerwieni co 48 godzin, aby był skuteczny.
Zespół Wu ma nadzieję, że unikalne opatrunki mogą doprowadzić do praktycznych zabiegów pooperacyjnych, które pacjenci z rakiem skóry mogliby wykonywać w domu: zarówno przyspieszając gojenie się ran pooperacyjnych, jak i zapobiegając ponownemu pojawianiu się guzów w trakcie regeneracji skóry.
Badanie opisano w Zaawansowane materiały funkcjonalne.
