Инновационные подходы к лечению диабетических ран с помощью умных биоактивных повязок

В журнале «Engineering» опубликовано недавнее исследование, посвященное лечению диабетических ран с помощью биоактивных повязок, чувствительных к микроокружающей среде.

Как известно, диабетические раны являются основным осложнением сахарного диабета. С ростом числа людей в мире, подверженных диабету, также увеличивается и количество людей с риском развития диабетических ран. Пожизненный риск развития таких ран у диабетиков колеблется от 19% до 34%, а частота рецидивов настолько высока, что представляет собой значительную проблему для здоровья пациентов. Процесс заживления диабетических ран сложен и отличается от процесса заживления острых ран. Воспалительная фаза удлиняется из-за нарушения функции иммунных клеток, дисбаланса медиаторов воспаления, усиленного окислительного стресса, микрососудистых осложнений и повышенного риска вторичных инфекций. Во время фазы пролиферации (разрастание ткани организма путём размножения клеток делением) нормальная функция клеток, таких как кератиноциты и фибробласты, нарушается, а в фазе ремоделирования - качество отложения коллагена оставляет желать лучшего, что делает рану уязвимой для рецидивов.

Микроокружение такой раны характеризуется высоким уровнем глюкозы, стойким воспалением, персистирующей инфекцией, гипоксией, неупорядоченными факторами и динамическим нарушением pH. Высокий уровень глюкозы способствует накоплению конечных продуктов гликирования (КПГ), которые не только продлевают воспалительную реакцию, но и влияют на миграцию ключевых заживляющих клеток. Стойкое воспаление вызвано такими факторами, как чрезмерная продукция активных форм кислорода (АФК) и несбалансированная поляризация макрофагов. Персистирующая инфекция, часто обусловленная образованием биопленок, трудно поддается лечению. Гипоксия нарушает функциональность клеточных популяций и ангиогенез. Показатель кислотно-щелочного баланса в организме с диабетической раной часто щелочной, что способствует росту бактерий.

Чтобы решить эти проблемы, исследователи разработали биоактивные повязки, чувствительные к микросреде, с регулированием по требованию. Эти повязки можно классифицировать на пассивные и активные стратегии управления по требованию, а именно:

• глюкозочувствительное управление (с использованием таких материалов, как конканавалин А, глюкозооксидаза и производные фенилбороновой кислоты)
• рН-чувствительное управление (регулирование высвобождения лекарств на основе изменений рН),
• антиоксидантное, противовоспалительное и противоинфекционное управление (удаление АФК, подавление бактерий и уменьшение воспаления),
• факторно-чувствительное управление,
• чувствительное к температуре и влаге управление (реакция на перепады температуры и влажности).

Активные стратегии управления по требованию включают в себя:

• ультразвуковое управление (запуск высвобождения лекарственного препарата с помощью ультразвука),
• магниточувствительное управление (использование магнитных полей для терапии)
• и светочувствительное управление (с использованием фотокаталитических и фототермических технологий).

Тем не менее, клиническое применение биоактивных повязок все еще сталкивается с проблемами. Биобезопасность инновационных материалов нуждается в тщательном анализе, и они должны соответствовать нормативным стандартам. Для различных повязок могут потребоваться разные пути одобрения, в зависимости от их характеристик.

Будущие исследования должны быть сосредоточены на интеллектуальных механизмах реагирования, построении систем доставки, биосовместимости, оптимизации механических свойств, интеграции датчиков и многофункциональном дизайне для дальнейшего повышения эффективности этих повязок при лечении диабетических ран.