بحثت دراسة صينية جديدة في التطورات المُحرزة في مجال علاج الجروح، مُركزة تحديدا على الضمادات الحساسة للبيئة المُحيطة بجروح مرضى السكري.
تمثل الجروح المرتبطة بمرض السكري، مثل قرح القدم السكرية، واحدة من المضاعفات الشائعة المرتبطة بمرض السكري. وقرحة القدم السكرية هي قرحة أو جرح مفتوح، وهي تصيب حوالي 15% من مرضى السكري، وعادة ما تظهر في أسفل القدم.
ويُدخل 6% من المصابين بقرحة القدم إلى المستشفى بسبب عدوى أو مضاعفات أخرى مرتبطة بالقرحة وفقا للجمعية الطبية الأميركية لطب الأقدام. ويحتاج ما يقارب 14-24% من مرضى السكري الذين يُصابون بقرحة في القدم إلى البتر.
وأجرى الدراسة باحثون من مستشفى الشعب، كلية الطب في هانغتشو والمختبر الرئيسي لتركيب المواد العضوية الحيوية في مقاطعة تشجيانغ، كلية التكنولوجيا الحيوية والهندسة الحيوية، جامعة تشجيانغ للتكنولوجيا في الصين، ونُشرت في مجلة الهندسة في 13 مايو/أيار الماضي، وكتب عنها موقع يوريك أليرت.
وكشف الباحثون أنه وعلى مدار الـ30 عاما الماضية تم نشر أكثر من 3 آلاف براءة اختراع و300 مخطوطة علمية حول الضمادات النشطة بيولوجيا لعلاج جروح مرض السكري. وصممت هذه الضمادات للتفاعل مع بيئة جروح مرضى السكري وتعديلها. وقد أدت هذه الابتكارات إلى طرح نموذج يُعرف بـ”الاستجابة للبيئة الدقيقة مع التنظيم عند الحاجة”، ويهدف إلى تقديم علاج دقيق يتجاوب مع التغيرات الديناميكية داخل جروح مرضى السكري.
كيف تلتئم الجروح؟
تختلف عملية التئام جروح مرضى السكري عن عملية التئام الجروح العادية وتعتبر عملية معقدة. تمر الجروح بعدة مراحل قبل أن تلتئم، وهذه المراحل هي: مرحلة توقف النزف حيث تضيق الأوعية الدموية وتتجمع الصفائح الدموية لإيقاف النزيف، وغالبا ما يُعاني مرضى السكري من تراكم غير طبيعي للصفائح الدموية وتكوين شبكة الفيبرين (المكون الهيكلي الرئيسي لجلطة الدم والتي تثبت سدادة الصفائح الدموية التي تتشكل عند إصابة الأوعية الدموية).
وتمر الجروح في رحلة الشفاء بمرحلة ثانية هي المرحلة الالتهابية وفيها يحدث تدفقٌ لمجموعة متنوعة من الخلايا الالتهابية، وتطول لدى مرضى السكري المرحلة الالتهابية بسبب ضعف وظيفة الخلايا المناعية، واختلال توازن الوسائط الالتهابية (جزيئات صغيرة وبروتينات مهمة لتضخيم وإنهاء أنواع مختلفة من الاستجابات الالتهابية)، وعوامل أخرى مثل الإفراط في إنتاج أنواع الأكسجين التفاعلية (reactive oxygen species) التي تسبب الإجهاد التأكسدي. ويصعب علاج العدوى المستمرة التي يعاني منها المريض.
ويلي المرحلة الالتهابية مرحلة التكاثر وتتكون في هذه المرحلة أوعية دموية جديدة، ويعاني مرضى السكري في هذه المرحلة من ضعف الوظيفة الطبيعية لبعض الخلايا مثل الخلايا الكيراتينية والأرومات الليفية. ويُضعف نقص الأكسجين وظائف الخلايا وتكوين الأوعية الدموية.
أما المرحلة الأخير فهي مرحلة إعادة البناء وهي المرحلة التي يصل فيها الجرح إلى أقصى قدر من القوة، وفي هذه المرحلة تفرز الخلايا الليفية العضلية الكولاجين (نوع من البروتينات المنتشرة بكثرة في الجسم) من النوع الثالث ثم الكولاجين من النوع الأول، وبعد ذلك يؤدي إعادة تنظيم الكولاجين إلى زيادة قوة الألياف في الجرح.
وعلى الرغم من أن ترسب الكولاجين أمر بالغ الأهمية لالتئام الجروح، إلا أن ترسب الكولاجين غير المنظم يمكن أن يؤدي أيضا إلى مضاعفات. وتكون جودة ترسب الكولاجين لدى مرضى السكري رديئة، مما يجعل الجرح عرضة للانتكاس.
وتتميز البيئة الدقيقة للجروح العميقة بارتفاع مستويات الغلوكوز (سكر الدم)، ويعزز ارتفاع الجلوكوز تراكم نواتج “النهايات الجليكية” (glycation end-products)، والتي لا تُطيل الاستجابة الالتهابية فحسب، بل تؤثر أيضا على هجرة وتكاثر خلايا الشفاء الرئيسية.
ونواتج النهايات الجليكية هي بروتينات أو دهون تتجلط بعد التعرض للسكريات. وتنتشر هذه المنتجات في الأوعية الدموية لمرضى السكري، وتساهم في تطور تصلب الشرايين. ويؤثر وجود هذه المنتجات وتراكمها في أنواع مختلفة من الخلايا على البنية والوظيفة داخل وخارج الخلايا. كما تساهم هذه المنتجات في مجموعة متنوعة من المضاعفات. وتُعيق العوامل المُضطربة -بما في ذلك التراكم المُفرط لنواتج النهايات الجليكية وأنواع الأكسجين التفاعلية- عملية التئام الجروح الطبيعية.
الضمادات النشطة بيولوجيا
ولمواجهة هذه التحديات، طوّر الباحثون ضمادات حيوية حساسة للبيئة الدقيقة مع تنظيم عند الطلب. ويُمكن تصنيف هذه الضمادات ضمن ضمادات تستخدم إستراتيجيات تنظيم سلبية وأخرى نشطة عند الطلب.
وتشمل إستراتيجية التنظيم السلبية تنظيم حساس للغلوكوز (سكر الدم)، وتنظيم حساس لدرجة الحموضة (تعديل إطلاق الدواء بناء على تغيرات درجة الحموضة)، وتنظيم مضاد للأكسدة، ومضاد للالتهابات، ومضاد للعدوى (إزالة أنواع الأكسجين التفاعلية، وتثبيط البكتيريا، وتقليل الالتهاب)، وتنظيم حساس للعوامل المضطربة مثل استهداف نواتج النهايات الجليكية، والتنظيم الحساس لدرجة الحرارة والرطوبة (الاستجابة لتغيرات درجة الحرارة والرطوبة).
وتشمل إستراتيجيات التنظيم النشطة عند الطلب تنظيم حساس للموجات فوق الصوتية (تحفيز إطلاق الدواء باستخدام الموجات فوق الصوتية)، وتنظيم حساس للمغناطيسية (باستخدام المجالات المغناطيسية للعلاج)، وتنظيم حساس للضوء (باستخدام تقنيات التحفيز الضوئي والحرارة الضوئية).
ومع ذلك، لا يزال التطبيق الطبي للضمادات النشطة بيولوجيا يواجه تحديات. ويجب تحليل السلامة البيولوجية للمواد المبتكرة بدقة، ويجب أن تتوافق مع المعايير التنظيمية. وقد تتطلب الضمادات المختلفة مسارات موافقة مختلفة من إدارة الغذاء والدواء الأميركية، وذلك تبعا لخصائصها.
وينبغي أن تركز الأبحاث المستقبلية على آليات الاستجابة الذكية، وبناء أنظمة التوصيل، والتوافق الحيوي، وتحسين الخصائص الميكانيكية، ودمج المستشعرات، والتصميم متعدد الوظائف، وذلك لتحسين فعالية هذه الضمادات في علاج جروح مرضى السكري.