Новый недорогой способ заживления хронических ран

Десятки миллионов пациентов во всем мире страдают от стойких и потенциально опасных для жизни ран. Эти хронические раны, которые также являются основной причиной ампутации, нуждаются в лечении, но стоимость существующих перевязочных материалов может помешать им добраться до нуждающихся.




Теперь исследователь из Университета штата Мичиган возглавляет международную группу ученых по разработке недорогой и практичной биополимерной повязки, которая помогает залечить эти раны.

«Существующие эффективные технологии слишком дороги для большинства систем здравоохранения, что значительно ограничивает их своевременное использование», – сказал Мортеза Махмуди, доцент Колледжа медицины человека и программы Precision Health при Университете штата Мичиган. «Нужна экономически доступная, практичная и эффективная технология».

Для разработки этой новой технологии Махмуди использовал многолетний опыт и знания, изучив передовые материалы для лечения сердечной ткани, борьбы с инфекциями и поддержки иммунной системы. Но команда также следила за стоимостью, работая над разработкой продукта, который можно было бы сделать доступным как можно большему количеству пациентов, даже на рынках с ограниченными ресурсами.

«Моя цель – всегда делать что-то работающее и практичное», – добавил Махмуди. «Я хочу, чтобы мои исследования стали клиническими продуктами, которые помогают пациентам».




В своей последней работе, опубликованной 19 июля в журнале « Молекулярная фармацевтика», Махмуди приближается к этой цели. Он работает с партнерами в Соединенном Королевстве, которые основали компанию для наблюдения за разработкой и утверждением новой технологии.

«Мы создаем опытную команду экспертов в Великобритании, которая сможет эффективно коммерциализировать повязку», – говорит Махмуди. «Компания только что выиграла очень конкурентоспособный грант Eurostar для ускорения разработки продукта».

По его словам, работая со своими сотрудниками, Махмуди провел небольшое пилотное испытание перевязки для ран с 13 пациентами с хроническими ранами, все из которых были вылечены.

По словам Махмуди, в мире насчитывается более 45 миллионов пациентов с запущенными хроническими ранами, которые не поддаются лечению традиционными методами.

По словам Махмуди, в Соединенных Штатах проживает около 5% этого населения, но более 90% продаж «активных» технологий ухода за ранами приходится на США. По сути, это означает, что остальной мир остается в стороне.

Венозные язвы ног и пролежни, связанные с неподвижностью у пожилых и парализованных пациентов, также являются основными причинами хронических ран, но, возможно, наиболее известными примерами травм этого типа являются язвы диабетической стопы. Во всем мире более 400 миллионов человек живут с диабетом, и по оценкам некоторых исследований, у четверти этих пациентов в течение жизни разовьются язвы стопы.

Даже при высоком уровне лечения, доступном в США, более 30% пациентов, у которых развивается язва диабетической стопы, умирают в течение пяти лет с момента ее появления. Для справки, этот процент выше, чем у рака груди, рака простаты и рака толстой кишки.




Язвы диабетической стопы также иллюстрируют многие причины, по которым хронические раны так сложно лечить.

Пациенты с диабетом могут иметь дело с ограниченным кровотоком и другими факторами, которые замедляют их иммунный ответ, что ставит под угрозу способность организма самостоятельно заживлять рану. У них также может быть повреждение нервов, которое притупляет боль в ране и может задерживать обращение пациентов за лечением. Когда раны заживают медленнее и дольше остаются открытыми, у бактерий появляется больше возможностей вызвать инфекции и привести к серьезным осложнениям. Говоря прямо, с хронической раной бывает много всего плохого.

«Хронические раны – одни из самых сложных вещей, которые приходится лечить врачам», – сказал Махмуди. «Если вы хотите создать работающую повязку, она должна решать все эти проблемы. И чтобы она была актуальной для большинства пациентов в мире, она должна быть простой в использовании, практичной и недорогой».

Существует множество технологий, поддерживающих заживление хронических ран, но те, которые могут стимулировать регенерацию тканей, обычно производятся из собранных природных тканей. Это сложно и дорого, поэтому продукты стоят более 1000 долларов, что делает их недоступными для многих пациентов и систем здравоохранения.




Чтобы решить эти проблемы, Махмуди использовал богатый опыт в разработке новых материалов для биомедицинских приложений. Создавая продукт, который можно изготавливать из легко доступных биополимеров, можно снизить производственные затраты, и команда могла бы добавить различные другие материалы, чтобы улучшить заживление.

Команда начинает с гибкого каркаса из нановолокон – чрезвычайно тонких нитей – из натуральных полимеров, включая коллаген, структурный поддерживающий белок, который содержится в нашей коже и хрящах. Каркас представляет собой трехмерный каркас, который способствует миграции клеток и развитию новых кровеносных сосудов, по существу воспроизводя функцию внеклеточного матрикса, естественной поддерживающей системы, находящейся в здоровой живой ткани.

«Важно, чтобы физические и механические свойства повязки были действительно близки к свойствам кожи», – сказал Махмуди. «Чтобы зажить, новые клетки должны чувствовать себя как дома».

В эту структуру команда может включить белки, пептиды и наночастицы, которые не только стимулируют рост новых клеток и кровеносных сосудов, но и борются с бактериями, побуждая собственную иммунную систему пациента присоединиться к заряду. (Опыт группы по этим элементам был задокументирован в более ранних публикациях в журналах Nature Nanotechnology и Trends in Biotechnology).




Повязка также со временем разрушается, а это означает, что никому не придется менять или снимать ее, что потенциально может ухудшить состояние раны. Махмуди считает, что при цене около 20 долларов за штуку эти повязки – если и когда они будут одобрены регулирующими органами – будут доступны даже для систем здравоохранения с ограниченными ресурсами, которые сталкиваются с лечением этих серьезных ран.

Несмотря на то, что существует множество продуктов для ухода за ранами, Махмуди надеется, что новая повязка будет отличаться низкой стоимостью, высокими характеристиками и еще одним исследованием, проведенным им много лет назад.

Однако для этого предыдущего проекта он не разрабатывал никаких новых технологий. Он брал интервью у сотен медицинских работников в США, спрашивая их, что им нужно и что им нужно в повязке на рану.

«Мы разработали эту повязку, чтобы решить их проблемы. Один из врачей сказал мне:« Когда вы видите слишком много продуктов на рынке, это означает, что ни один из них не работает », – сказал Махмуди.

Рахиме Б. Аташгах, Амир Гасеми, Мохаммад Рауфи, Мохаммад-Амин Абдоллахифар, Стивен Зангане, Хоссейн Нежадник, Алие Абдоллахи, Шахриар Шарифи, Балтазар Леа, Мигель Куэрва, Мехди Карменасад-Ш., Дорис Л. ЛаРок, Кристофер Н. ЛаРок, Вахид Серпушан, Рузбех Саррафи, Ки-Бум Ли, Ходжатолла Вали, Хольгер Шёнхерр, Лиза Гулд, Пабло Табоада, Мортеза Махмуди. Восстановление эндогенных механизмов восстановления для заживления хронических ран с помощью многофункциональной раневой повязки. Молекулярная фармацевтика, 2021 г.; DOI: 10.1021 / acs.molpharmaceut.1c00400