Porowata pianka, czyli jak zaopatrywać rany szkłem

– Co dla Pana było przełomem w karierze?

– Przełom trudno jest jednoznacznie określić, wydaje mi się, że tutaj mógł zadecydować całokształt, waga tego, nad czym pracuję. Zajmuję się szkłami bioaktywnymi, czyli szczególnymi biomateriałami, które po wszczepieniu do organizmu wywołują specyficzną, pożądaną reakcję: stymulują organizm do regeneracji. Te szkła są składnikiem kompozytów, które mamy zamiar stosować do leczenia ran zespołu stopy cukrzycowej. To jedno z najczęstszych i najpoważniejszych powikłań cukrzycy. Jest też tak naprawdę jednym z najdroższych do leczenia. Tymczasem cukrzyca jest uznana przez WHO za pierwszą niezakaźną chorobę, która jest epidemią XXI wieku, a do roku 2045 szacuje się niemal 50-procentowy wzrost zachorowalności. Więc zespół stopy cukrzycowej to duży problem. Staramy się opracować opatrunek, który będzie z jednej strony łatwo dostępny, czyli tani, a z drugiej strony bardzo skuteczny, czyli przeznaczony specjalnie do leczenia zespołu stopy cukrzycowej.

– Czym różni się taka rana zespołu stopy cukrzycowej od innych ran? Dlaczego opatrunek powinien mieć jakieś szczególne właściwości?

– Z wielu powodów często to są głębokie rany, trudno gojące się. Jeśli powstaną, to bez odpowiedniej opieki się nie zagoją – będą się tylko powiększały, bardzo często są zainfekowane. Największym problemem jest to, że to nie są rany, które obejmują tylko skórę, ale także tkanki podskórne, czyli mięśnie, więzadła, powięzi, i często też kości – w wyniku stanu zapalnego może dojść do osteolizy, a więc ich utraty. Druga sprawa jest taka, że w zespole stopy cukrzycowej mamy problem z unaczynieniem. Bardzo często uszkodzeniu ulegają peryferyjne mikronaczynia krwionośnie, które bezpośrednio unaczyniają konkretne tkanki. Unaczynienie jest potrzebne do regeneracji, żeby dostarczać składniki odżywcze, odbierać produkty przemiany materii, dostarczać tlen. To błędne koło – jeżeli nie będziemy mieć odbudowanej struktury naczyń krwionośnych, to nie będziemy mieć regeneracji, a jeżeli nie będziemy mieć regeneracji, to nie będziemy mieć odbudowanej struktury naczyń. Na rynku jest jeden jedyny opatrunek, który indukuje regenerację tych naczyń krwionośnych unaczyniających tkanki, jest to opatrunek złożony właśnie z bioaktywnego szkła boranowego. Tylko że on w ogóle nie jest dostępny w Europie i jest bardzo drogi. Poza tym – jest to szkło w postaci włókien, a nie kompozyt, a więc chociaż jego skuteczność jest wysoka, to ma pewne ograniczenia w stosowaniu. Gojenie ran u cukrzyków utrudnia też przewlekły stan zapalny. Cukrzyca wiąże się z występowaniem w całym organizmie przewlekłego stanu zapalnego, a więc w ranie ten stan zapalny też jest podwyższony. Jeżeli chcemy doprowadzić do regeneracji tkanki, to musimy go niwelować. No i ostatnia sprawa – w przypadku cukrzycy mamy do czynienia z nadmierną produkcją reaktywnych form tlenu, czy wolnych rodników w ogóle. To też bardzo mocno utrudnia gojenie się ran, a więc chcemy, żeby opatrunek zmniejszał produkcję tych wolnych rodników.

– Czyli różnicą jest to, że w przypadku ran cukrzycowych zawodzą procesy regeneracji, które w przypadku innych ran działają sprawnie?

– Dokładnie. Inne rany, które nie mają podłoża choroby ogólnoustrojowej, zwykle nie mają takich problemów z gojeniem się.

– Mówi Pan o zastosowaniu do opatrunków szkieł. Szkło kojarzy się raczej z szybami, słoikami, szklankami, butelkami; z czymś twardym, łatwo tłukącym się. Ile wspólnego ma to szkło, o którym Pan mówi, z takim szkłem w szybie? 

– Ma bardzo dużo wspólnego, bo ogólnie szkło jest jakimś konkretnym stanem materii, a więc w tym przypadku tym co sprawia, że to jest szkło, jest brak uporządkowania dalekiego zasięgu struktury. Oczywiście takie szkła, o których mówimy, różnego rodzaju szkła bioaktywne do wszczepiania, są dużo mniej odporne chemicznie. Tak naprawdę cała tajemnica tych szkieł polega na tym, że takie szkło w szybie jest w niej przez długi czas i nic się z nim nie dzieje – jest bardzo stabilne, odporne na wiele czynników: na atmosferę, na takie czynniki jak wilgoć, na jakieś zanieczyszczenia i tak dalej. Szkło, które wszczepiamy, jest zdecydowanie bardziej reaktywne chemicznie, mniej odporne chemicznie, czyli jest zdolne do przebudowy, do rozpuszczania się. Rozpuszczając się, uwalnia ze swojej struktury pożądane jony, takie, które są odpowiedzialne za tę aktywność biologiczną, za aktywność naprawczą bioaktywnych szkieł.

– W skład opracowywanego przez Pana opatrunku na stopę cukrzycową miałoby wchodzić właśnie takie szkło.

– Białka mleka, ekstrakty roślinne i to bioaktywne szkło boranowe. W zastosowaniach medycznych mamy kilka typów szkieł bioaktywnych, w zależności od tego, jaki jest podstawowy składnik budujący strukturę tego szkła. Mamy trzy podstawowe składniki budujące szkła, czyli tlenki szkłotwórcze: tlenek krzemu, tlenek boru i tlenek fosforu. W zależności od tego, te szkła tak naprawdę różnią się przede wszystkim reaktywnością chemiczną. Szkła krzemianowe to szkła najbardziej stabilne, bo one są, powiedzmy, najbardziej zbliżone do tych szkieł okiennych, dlatego że ich podstawowym składnikiem jest krzemionka, czyli tlenek krzemu. Różne modyfikacje chemiczne powodują, że one są bardziej reaktywne od szkieł w oknach, ale są najbardziej stabilne, najbardziej poznane. To, że odpowiedni skład chemiczny szkła jest w stanie indukować regenerację tkanki kostnej, a jak się później okazało także innych tkanek, zauważono 1969 r. Więc od odkrycia pierwszych szkieł bioaktywnych trochę już minęło, ale wciąż jest to stosunkowo nowy materiał. Jeszcze później zaczęliśmy mieć do czynienia ze szkłami boranowymi, czyli właśnie tymi, w których tlenek krzemu jest zastąpiony tlenkiem boru. Te szkła są już zdecydowanie bardziej reaktywne, bioaktywne, rozpuszczalne i dzięki temu możemy je zastosować do regeneracji tkanek miękkich, w tym regeneracji skóry na przykład właśnie w przypadku tych ran cukrzycowych.

– A jakie były przesłanki za stosowaniem w opatrunku białek mleka?

– Ogólnie rzecz biorąc, białka mleka są wykorzystywane drogą doustną, ponieważ one de facto są w stanie dostarczyć wszystkich niezbędnych aminokwasów, które później budują białka w naszym organizmie. Nasze tkanki w większości zbudowane są z różnego typu białek, a więc dostarczając te aminokwasy, czyli podstawowe cegiełki budujące białka, sprzyjamy organizmowi w odbudowaniu białek. Organizm tnie te białka, które dostarczamy, na cegiełki, na aminokwasy, i z tych cegiełek odbudowuje nasze tkanki. Czyli tak naprawdę, jeśli dostarczymy surowiec, to nasz organizm jest w stanie odbudować tę tkankę, która uległa uszkodzeniu. To oczywiście jest bardzo duże uproszczenie, ale białka, czyli aminokwasy, są potrzebne i białka mleka są w stanie dostarczyć tych wszystkich aminokwasów. Oprócz tego wykazują szereg innych właściwości, jak na przykład właściwości antyoksydacyjne, stąd wprowadzane są preparaty wspomagające gojenie się ran, które podawane są doustnie. I to przynosi bardzo dobre rezultaty, jeżeli chodzi o rany oparzeniowe, przewlekłe, odleżynowe czy właśnie rany w zespole stopy cukrzycowej. No i tym sposobem doszliśmy po nitce do kłębka – jeżeli jesteśmy w stanie te aminokwasy dostarczyć drogą doustną, przez odpowiednie odżywianie, to czemu by tych dobroczynnych składników nie dostarczyć miejscowo, bezpośrednio do miejsca, w którym aminokwasy mają działać? Wstępne wyniki wskazują, że to faktycznie w ten sposób działa – że komórki są w stanie wykorzystywać białka mleka właśnie do odbudowywania, do produkcji białek, które później mają budować tkankę.

– Czyli zaczynając projekt, nie wiedział Pan, czy to zadziała?

– Tak, jak najbardziej. Były tylko bardzo wstępne doniesienia... Tak naprawdę te prace są realizowane we współpracy z kolegą z Wielkiej Brytanii, z dr. Timothym Douglasem. I to on zaczął zajmować się białkami mleka właśnie w kontekście szeroko pojętych biomateriałów, czyli też różnych zastosowań. Na początku kierowaliśmy się przede wszystkim w stronę tkanki kostnej, ale później zaczęliśmy wykorzystywać białka mleka głównie w kontekście tkanek miękkich, w tym wypadku tych ran.

– A co dają w opatrunku ekstrakty roślinne?

– Właściwości przede wszystkim antyoksydacyjne i przeciwzapalne. Toczący się, przewlekły stan zapalny i nadmierna produkcja aktywnych form tlenu i innych wolnych rodników też są dużym problemem. No i dlaczego jeszcze te ekstrakty roślinne są, kolokwialne mówiąc, fajne? Bo są pochodzenia naturalnego, a więc bardzo trudno jest je przedawkować, mają bardzo wysoką biozgodność, czyli zgodność z naszym organizmem, i są łatwo dostępne. Pojawiają się doniesienia, że oprócz tych właściwości antyoksydacyjnych, antybakteryjnych i przeciwzapalnych, ekstrakty roślinne same w sobie są w stanie sprzyjać regeneracji tkanek. Oczywiście działanie ekstraktów roślinnych, w ogóle tego, co pochodzi z roślin, jest duże słabsze niż innych preparatów, ale właśnie te ekstrakty roślinne mają działać wspierająco, wspomagająco, dodatkowo do tych głównych składników, czyli białek mleka i boranowych szkieł bioaktywncyh.