Imunológia a alergológia

Obrázok č. 1: Ejiao sa má vyrábať z kože čerstvo zabitého, dobre živeného čierneho osla. Oslov (aspoň tých, ktorých je možné na tento účel použiť) ubúda, a preto sa vyrábajú falzifikáty ejiao z koží koní, tiav, ošípaných a zo starých kožených topánok. Kredit: Deadkid dk, Wikipedia, CC BY-SA 3.0

Dnešná vedecká novinka nemá nič spoločné s bioželatínou z oslej kože, ale keď sme ju už v úvode spomenuli, treba dodať, že kvôli záujmu, ktorý o ňu je, ceny oslov po celom svete už desať rokov prudko rastú.

Uganda, Tanzánia, Botswana, Niger,

Burkina Faso, Mali a Senegal museli kvôli klesajúcim stavom vývoz týchto ušatcov zakázať. Čínsky dopyt je natoľko neukojiteľný, že počty oslov povážlivo klesajú už aj v Brazílii. Záujem o túto želatínovú hmotu je silno ukotvený v histórii. Francúzsky jezuita Dominique Parrenin pred tristo rokmi o studni v Dong'e poznamenal nasledovné. „Bola udržiavaná, ale pre odber vody zapečatená. Otvárala sa iba vtedy, keď sa z nej brala voda na prípravu ejiao pre cisársky dvor.“ Od tých čias sa na záujme o ejiao toho veľa nezmenilo, hádam len to, že je dostupnejšie pre širšie masy. Správa spred dvoch rokov uvádza, že na uspokojenie celosvetového dopytu po ejiao – akéhosi „tri v jednom“, pretože ide o substanciu tradičnej čínskej medicíny, lepidlo aj o kulinársku špecialitu – teraz treba okolo päť miliónov oslích koží ročne. Snahy obhájiť liečebný účinok ejiao na molekulárnej úrovni priniesli isté ospravedlnenie jeho konzumácie. Účinok má spočívať v prísune širokého spektra dostupných peptidov, ktoré sa využívajú napríklad pri liečbe chudokrvnosti a u pacientov s rakovinou trpiacich myelosupresiou v dôsledku rádioterapie alebo chemoterapie. Pokiaľ ide o modernú medicínu, využívajú sa v nej aj lepidlá (hemostatické biogély) na báze kolagénu. Majú ale veľkú nevýhodu – nie sú úplne spoľahlivé. Nikdy nepriľnú k tkanivu dostatočne pevne, zlepená plocha má tendenciu povoliť a tkanivo sa rozostupuje. Často sa to deje už v priebehu jednej alebo dvoch hodín. Pokiaľ ide o lepenie podkožia a kože, je následkom zlyhania lepidla iba väčšia jazva. Horšie to je v prípade rozlepenia tkaniva v životne dôležitých orgánoch, ako sú pľúca, pečeň, srdce. V takom prípade pacientovi hrozí to najhoršie. Hlavné uplatnenie existujúcich lepidiel sa preto očakáva v takzvanej „vojnovej chirurgii“, pri hromadných nehodách a katastrofách. Všade tam, kde je nárazovo zranených veľa a rúk chirurgov málo. V záujme záchrany čo najväčšieho počtu životov sa v takom prípade trochu riskuje, pretože treba rýchlo zaceľovať rany a zachovať hemostázu. V prípadoch, keď nie je čas na dôkladné šitie, je lepidlo na nezaplatenie. Nie nadarmo dostalo prezývku „svätý grál chirurgov“.

Súčasná novinka nemá s doteraz známymi lepidlami nič spoločné. Na susedné tkanivá údajne prilieha tak pevne, že odtrhnutie lepeného tkaniva je prakticky vylúčené. V rozsiahlych predklinických štúdiách dokázalo nové lepidlo utesniť prepichnuté pľúca, srdce, tepny a zlepšilo aj zlomeninu lebečnej kosti. Pri pokusoch na zvieratách vedci nezaznamenali Na uspokojenie celosvetového dopytu po ejiao – akéhosi „tri v jednom“, pretože ide o substanciu tradičnej čínskej medicíny, lepidlo aj o kulinársku špecialitu – teraz treba okolo päť miliónov oslích koží ročne.

Molekula vody

PDMS – reaktívne polydimetylsiloxány – prekurzor gélu

Makromolekuly silikónu

Injekčná aplikácia pod vodnou hladinou Prepletené makromolekuly silikónu nezmiešateľného s vodou

Vodu odpucudzujúca makromolekulárna kvapalina

Voda

Priľnutie „in situ“ pod vodnou hladinou

Substrát

Voda

Gélovatenie

Tvorba kovalentných väzieb

Fáza I Fáza II Fáza III

V géle

Katalýza

Hydrolýza Kondenzácia

Adhézia biolepidla pod vodnou hladinou Na rozhraní gélu a substrátu

Hydrolýza

Substrát

Zastavenie krvácania poranenej cievy

Oprava poškodeného tkaniva

Obrázok č. 2: Schéma mechanizmu adhézie. (A) K adhézii dochádza aj pod vodou. (B) Chemické reakcie na rozhraní medzi lepidlom a substrátom. (C) Biomedicínska aplikácia. Gélovanie závisí od dĺžky molekulárneho reťazca silikónových tekutín. Vybrané boli tri typy silikónov s rôznymi viskozitami (molekulárnymi hmotnosťami), a to silikón 500 000 cs (silikón 500 k), silikón 10 000 sk (silikón 10 k) a silikón 200 cs (silikón 200). Silikón 500 k má hmotnostne priemernú molekulovú hmotnosť ~260 kDa, oveľa vyššiu, než je jeho kritická molekulová hmotnosť pre „zapletenie“ a zgelovatenie (29 kDa; Mc, silikón), inak je to pri molekulových hmotnostiach silikónu 200 a 10 k (~9,5 Da ~60 kDa). Kredit: Science Advances (2022). DOI: 10.1126/sciadv. abm9744

Poznámka: (1 u = 1 Da = 1,660539066 60(50) × 10 −27 kg)

V rozsiahlych predklinických štúdiách dokázalo nové lepidlo utesniť prepichnuté pľúca, srdce, tepny a zlepšilo aj zlomeninu lebečnej kosti.

žiadne neprirodzené reakcie a rany sa v mieste lepenia hojili rýchlo. Pre tých, čo majú prístup k internetu, sprístupnila University of Western Ontario ukážku schopností lepidla pod vodou: youtu.be/3yisREU7uUA.

Dosiahnuť adhéziu pri materiáloch vo vodnom prostredí je vždy problematické. Príčinou je hraničná vrstva tekutiny brániaca lepidlu dostať sa do kontaktu s podkladovým tkanivom. Existujúce bioadhezíva sa to snažia riešiť tým, že vodu v mieste lepenia absorbujú do seba. Pri terajšej novinke je to presne naopak. Tým, že jeho primárnym materiálom je silikón, lepidlo z miesta kontaktu vodu vypudzuje. Práve silikón má byť oným kúzlom, ktorým sa dosahuje silná tkanivová adhézia a záruka, že lepenie tak rýchlo nepovolí a dodá bunkám potrebný čas na regeneráciu.

Hoci to terajšia správa neuvádza, lepidlo bude mať najskôr súvislosť s minuloročným autorovým článkom o enzýme reptiláza (batroxobín)

Obrázok č. 3: Konkurenčné, klasické hydrogélové lepidlo z dielne Harvardskej univerzity sa môže pochváliť pretiahnutím až na 20-násobok svojej pôvodnej dĺžky. Klinické porovnávanie oboch lepidiel sa zatiaľ neuskutočnilo. Kredit: Harvardská univerzita Obrázok č. 4: Prof. MUDr. Kibret Mequanint, PhD. Zdroj: University of Western Ontario

obsiahnutom v haďom jede. Ide totiž o enzým, ktorý je možné využiť na rýchle zastavenie krvácania. Taktiež je žiaduce zabrániť odplavovaniu lepidla v mieste lepenia. Zatiaľ čo iné podobné preparáty zastavujú krvácanie zhruba po 90 sekundách, reptiláza skracuje tento čas na polovicu. Bleskovú reakciu hadieho elixíru vedci vysvetľujú vysokou afinitou väzby na fibrín (podpora tvorby zrazeniny), ktorú zvláda lepšie ako trombín.

Kanaďania, žiaľ, vo svojom vyhlásení nespomínajú amerických kolegov z Harvardskej univerzity. Tí si vo svojej nedávnej publikácii pochvaľujú vlastné lepidlo. V ich prípade ale ide o prípravok založený na klasickej hydrogélovej báze s využitím dvoch polymérov. Extraktu z morských rias, ktorý sa nazýva alginát a z polyakrylamidu, ktorý tvorí hlavný materiál v mäkkých kontaktných šošovkách. Keď sa relatívne slabé polyméry vzájomne previažu, vytvoria húževnatú molekulárnu sieť pripomínajúcu chrupavku. V kombinácii s adhezívnou vrstvou, ktorá obsahuje kladne nabité molekuly polyméru (chitosan), je výsledný hybridný materiál schopný pevne sa naviazať na tkanivo a v prípade potreby sa natiahnuť až na 20-násobok svojej pôvodnej dĺžky. Ak je nové „kanadské“ lepidlo skutočne také dobré, a ako výskumníci uvádzajú „ešte lepšie než existujúce hydrogélové preparáty“, mohlo by to skutočne znamenať súmrak pre chirurgické svorky a stehy.

Možno stojí za to zmieniť, kto sa za terajšou novinkou skrýva. Meno Kibreta Mequanint je totiž v oblasti inovácií zdravotníckych postupov prísľubom serióznosti. Počas uplynulých dvoch desaťročí vyvinul početné priekopnícke techniky v oblasti biomateriálov, tkanivového inžinierstva a regeneratívnej medicíny, pričom mnohé z nich sú už dnes považované za štandardy. V jeho podaní je silikónové biolepidlo „inováciou, ktorá znamená prevrat“. Ako hovorí Mequanint, možno sme naozaj na prahu revolúcie v chirurgii. A to nielen tej vojenskej, ale aj kozmetickej. Prínosy tejto novinky v pokusoch na zvieratách svedčia o rýchlejšom uzdravení, ale aj o menších jazvách. Do kliniky by sa náhrada svoriek a stehov mohla dostať bez obvyklých prieťahov, ktoré musia absolvovať nové prípravky pri uvádzaní na trh. Všetky súčasti lepidla (vrátane spomínaného silikónu) už totiž americký Úrad pre kontrolu potravín a liečiv (FDA) v minulosti schválil. Výsledný materiál nového „kanadského“ lepidla je schopný pevne sa naviazať na tkanivo a v prípade potreby sa natiahnuť až na 20-násobok svojej pôvodnej dĺžky.

Literatúra

1. Yuqing Liu et al, Gelace vysoko previazané hydrofóbne makromolekulárne tekutiny pre ultra silnú pod vodou in situ rýchlu adhéziu tkanív, Science Advances (2022). DOI: 10.1126/sciadv.abm9744

2. Yicheng Guo et al, Snake extract–laden hemostatický bioadhesívny gél cross-linked by visible light, Science

Advances (2021). DOI: 10.1126/sciadv. abf9635