Voitteko kuvitella niveltulehduksen hoidon, joka aktivoituu vain tarvittaessa ja suoraan vaurioituneella alueella? Juuri tätä lupaa ryhmä tutkijoita Cambridgen yliopistosta kehittäessään ”älykästä materiaalia”, joka voi mullistaa kroonisten nivelten sairauksien hoidon.
Sisällysluettelo
Sen toiminta on yhtä hämmästyttävä kuin helppo ymmärtää: se toimii keinotekoisena rustona, joka havaitsee tulehduksen ja vapauttaa välittömästi lääkettä vain kyseiselle alueelle, jolloin vältytään sivuvaikutuksilta muualla kehossa ja hoidon tehokkuus paranee. Tutkimuksen tulokset on julkaistu American Chemical Society -lehden numerossa.
Mikä on niveltulehdus ja miksi sitä on vaikea hoitaa?
Niveltulehdus on sairaus, joka aiheuttaa nivelten turvotusta, kipua ja jäykkyyttä. Oireet pahenevat usein iän myötä. Mayo-klinikan tietojen mukaan yleisimmät niveltulehdustyypit ovat osteoartriitti, jossa nivelet peittävä rustokudos kuluu ja vaikeuttaa liikkumista, sekä nivelreuma, jossa immuunijärjestelmä hyökkää nivelten limakalvoa vastaan.
On myös muita tyyppejä, kuten virtsahapon ylimäärästä johtuva kihti, sekä joitakin infektioihin tai autoimmuunisairauksiin, kuten psoriaasiin tai lupukseen, liittyviä tyyppejä.
Hoito on suunnattu kivun lievittämiseen, tulehduksen vähentämiseen ja liikkuvuuden säilyttämiseen, mutta oireiden voimakkuus ja eteneminen riippuvat niveltulehduksen tyypistä, perinnöllisistä tekijöistä, sukupuolesta, iästä ja muista riskitekijöistä, kuten aiemmista vammoista tai liikalihavuudesta.
Ottaen huomioon syiden ja oireiden moninaisuuden, tarkempien ja turvallisempien hoitomenetelmien, jotka vaikuttavat vain vaurioituneisiin niveliin, saatavuus on merkittävä edistysaskel miljoonille ihmisille ympäri maailmaa.
Miten materiaali määrittää, milloin ja missä lääke vapautetaan?
Tämän materiaalin innovatiivisuus piilee sen kyvyssä tunnistaa nivelen tulehdusprosessi, joka on yksi vakavimmista terveysongelmista niveltulehdusta sairastaville. Tulehduksen pahenemisen aikana vaurioitunut alue muuttuu hieman happamammaksi, mikä on kemiallinen signaali, jonka tämä materiaali pystyy ”lukemaan”.
Havaittuaan tämän pienen happamuuden muutoksen materiaali pehmenee, saa hyytelömäisen tekstuurin ja vapauttaa lääkkeen . Tämä tarkoittaa, että lääke ei leviä kaoottisesti, vaan vaikuttaa yksinomaan tulehtuneeseen alueeseen, mikä mahdollisesti minimoi tavanomaisen lääkehoidon yleiset haittavaikutukset, jotka usein vaikuttavat koko kehoon, jopa terveisiin alueisiin.
Tämän innovaation tärkeimmät edut ja vaikutukset
Mahdollisuus käyttää tätä läpimurtoa älykkäänä keinotekoisena rustona inspiroi lääkäreitä ja potilaita haaveilemaan paljon yksilöllisemmästä ja tehokkaammasta hoidosta niveltulehdukseen ja muihin nivelsairauksiin. Tällä hetkellä hoito vaatii toistuvia suuria lääkeannoksia, jotka voivat vaikuttaa useisiin elimiin.
Tämän uuden materiaalin avulla voidaan kuitenkin luoda järjestelmä, joka toimittaa tarkan annoksen oikeaan aikaan ja lisäksi pitkällä aikavälillä, mikä avaa mahdollisuuksia kivun ja tulehduksen lievittämiseen paljon tarkemmin.
”Olemme jo pitkään olleet kiinnostuneita näiden materiaalien käytöstä nivelissä, koska niiden ominaisuudet voivat jäljitellä ruston ominaisuuksia. Mutta tämän yhdistämisellä tarkkaan lääkkeiden annosteluun on todella jännittävä tulevaisuus”, selitti Oren Sherman , projektin johtaja Yusuf Hamid -kemian laitoksella Cambridgessa.
Tämän läpimurron avulla ratkaistava ongelma on valtava. Niveltulehduksesta kärsii yli 10 miljoonaa ihmistä Isossa-Britanniassa ja yli 600 miljoonaa ihmistä ympäri maailmaa . Taloudelliset seuraukset ovat myös huikeat: pelkästään Ison-Britannian kansallinen terveyspalvelu käyttää vuosittain noin 13 miljardia dollaria tämän sairauden hoitoon.
Tällaisen mittavan ongelman edessä innovaatio, joka lupaa parantaa tehokkuutta ja vähentää epämiellyttäviä sivuvaikutuksia, on rohkaiseva uutinen potilaille, heidän perheilleen ja terveydenhuoltojärjestelmille.
Mutta miten tämä materiaali toimii? Teknisesti tutkijat ovat luoneet eräänlaisen verkkomaisen polymeeriverkoston, jonka sidokset voidaan katkaista ja palauttaa. Tämä erittäin joustava ja tarkka rakenne on herkkä jopa pienimmillekin happamuuden muutoksille.
Tämän ominaisuuden ansiosta materiaali vapauttaa sisällönsä vain, kun ympäristön happamuus (pH) nousee tulehtuneelle nivelelle tyypilliselle tasolle, mutta säilyttää vakauden koko elimistössä. Tohtori Stephen O’Neill , tutkimuksen ensimmäinen kirjoittaja, korosti tämän järjestelmän avulla saavutettavaa autonomiaa: ”Nämä materiaalit pystyvät tunnistamaan, että organismissa on jotain vialla, ja reagoimaan antamalla hoitoa juuri siellä, missä sitä tarvitaan.”
Tämän idean testaamiseksi he lisäsivät laboratoriossa materiaaliin fluoresoivaa väriainetta todellisen lääkkeen sijaan. Näin he pystyivät tarkkailemaan tapahtumia olosuhteissa, jotka olivat lähellä sairaan nivelen olosuhteita. Tulokset olivat yksiselitteiset: happamassa ympäristössä, esimerkiksi sellaisessa, joka syntyy niveltulehduksen pahenemisvaiheessa, materiaali vapautti aineensa paljon nopeammin kuin tavallisessa ympäristössä.
Näin he osoittivat, että järjestelmä reagoi valikoivasti ja voi vapauttaa sisältönsä vain silloin ja siellä, missä se on tarpeen. ”Tämä tarkoittaa, että lääkkeet vapautuvat silloin ja siellä, missä niitä eniten tarvitaan”, lisäsi tutkimuksen toinen tekijä, tohtori Jade McCune .
Lisäksi O’Neill korosti lähestymistavan joustavuutta: ”Teoriassa voisimme yhdistää nopeasti ja hitaasti vaikuttavat lääkkeet ja saada yhden hoidon, joka kestäisi useita päiviä, viikkoja tai jopa kuukausia.”
Ensimmäinen askel on materiaalin turvallisuuden ja tehokkuuden testaaminen elävillä organismeilla – pakollinen vaihe, ennen kuin tämä innovaatio tulee potilaiden saataville. Mahdollisuudet ulottuvat kuitenkin vielä pidemmälle. Tutkijat uskovat, että muuttamalla materiaalin kemiallista koostumusta se voi olla hyödyllinen myös muissa sairauksissa, joissa lääke on toimitettava vain vaurioituneelle alueelle, esimerkiksi tietyissä syöpätyypeissä.
Täten tämä älykäs materiaali voi olla alku uudelle sukupolvelle biomateriaaleja, jotka pystyvät tarjoamaan tarkempaa, yksilöllisempää ja turvallisempaa hoitoa erilaisille kroonisille sairauksille, mikä on käännekohta lääketieteessä.
