Плазменная обработка раневых повязок помогла бороться с диабетическими язвами

Российские ученые совместно с зарубежными коллегами предложили новый подход к созданию наноструктурированных раневых покрытий. Плазменная обработка позволила получить уникальные материалы, которые улучшают регенерацию кожи даже в таких тяжелых случаях, как незаживающие диабетические раны. Результаты работы, поддержанной грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы на страницах журнала Plasma Processes and Polymers.

От сахарного диабета страдает каждый десятый взрослый человек на планете. Это хроническое заболевание возникает, когда поджелудочная железа не вырабатывает достаточно гормона инсулина, среди прочего отвечающего за метаболизм глюкозы, или же организм становится невосприимчив к нему. При этом страдают практически все ткани и клетки, в том числе ухудшаются процессы их восстановления. В результате часто развиваются так называемые диабетические язвы — длительно незаживающие раны, которые тяжело поддаются терапии. Долго открытая рана является «воротами» для проникновения патогенов, и присоединяющаяся инфекция осложняет лечение язв. Без должного внимания они могут привести к необходимости ампутации пораженной конечности.

Рисунок 1. Микрофотографии нановолокон с плазменным покрытием. Источник: Solovieva et al. / Plasma Process Polym., 2022

«Терапия таких плохо заживающих ран включает как хирургическое удаление отмерших тканей, чтобы очистить рану, так и использование различных повязок. Их роль заключается в том, чтобы, с одной стороны, не допустить попадания в место дефекта бактерий, а с другой — обеспечить наилучшие условия для заживления», — рассказывает Анастасия Соловьева, кандидат биологических наук, заведующая лабораторией фармакологических активных соединений Научно-исследовательского института клинической и экспериментальной лимфологии.

Рецепт идеального раневого покрытия на первый взгляд кажется простым: повязка должна обеспечивать доступ кислорода к тканям и отведение излишков жидкости, при этом защищать от внешних факторов, в том числе патогенов, и стимулировать регенерацию раны. Однако ее создание — сложная задача в условиях системного заболевания. Работ по разработке таких покрытий достаточно много, но преимущество имеют те, что демонстрируют высокую эффективность и экономически доступны. Наиболее перспективны биоразлагаемые полимеры, поверхность которых модифицируют под различные задачи.

«Такие материалы служат основой для выживания, миграции, деления и дифференцировки клеток. Важно, чтобы их структура была максимально близка к той, какой обладает природный каркас наших тканей — межклеточное вещество. Он сам по себе является биоактивной субстанцией, и аналогичных свойств мы хотим добиться, создавая новые раневые покрытия», — добавляет руководитель проекта по гранту РНФ Антон Манахов, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник НИИКЭЛ.

Сотрудники НИИКЭЛ (Новосибирск) и НИТУ «МИСиС» (Москва) разработали методику создания биодеградируемых пленок из нановолокон. Технология основана на плазменной обработке исходного полимера (им был поликапролактон, широко применяемый в качестве шовного материала) в атмосфере углекислого газа и углеводородов. Просто изменяя время осаждения заряженного в процессе вещества, авторы синтезировали материалы с различной структурой, что позволило оптимизировать свойства нановолокон.

Чтобы придать своим изделиям биологическую активность, авторы пропитали их плазмой (жидким компонентом крови) с тромбоцитами. Хотя эти клетки более всего известны за свою способность образовывать тромбы при ранениях, они также выделяют целый спектр веществ, запускающих процессы регенерации. В совокупности такая система ускорила заживление ран у грызунов на 32% в сравнении с контрольной группой, где дефект не был ничем закрыт.

«Мы планируем и дальше улучшать характеристики наших биомедицинских изделий. В новых работах центральными станут исследования того, как на регенерацию тканей влияет сочетание нескольких биоактивных компонентов, таких как разнообразные белки (в том числе полученные при помощи генной инженерии), факторы роста и прочие», — подводит итог Антон Манахов.

Рисунок 2. Результаты гистологического анализа: нормальная кожа; дефект, закрытый нановолокнами; контрольный дефект. Источник: Solovieva et al. / Plasma Process Polym., 2022