Gel s tvarovou pamětí se do těla dostane injekcí

Helena Vrecková  |  Věda

Gel dokáže prolézt injekční stříkačkou a poté se poskládá do libovolného tvaru. Pomůže při šíření biomateriálů v těle.

Implantace biomateriálů do těla, ať už se jedná o kmenové buňky či léky, je pro lékaře stále ještě složitá věc. Jak docílit, aby se látka dostala přesně na místo, kde je potřeba? Vědci zkoumají různé způsoby řízení cesty léčiv, nebo se snaží o nalezení efektivního nosného materiálu, který by složitou cestu tělem vykonal a léky dopravil bezpečně na místo určení.

Psali jsme zde například o návrhu robota, který by dokázal plavat proti proudu krevním řečištěm a nesl léčebný náklad. Avšak zatím se jednalo jen o počítačovou simulaci, která nebyla testována v reálných podmínkách. Jiný tým vědců letos vytvořil inteligentní virus léčící rakovinu, který dokázal najít krví cestu až k nádoru a přitom nezaútočit na zdravou tkáň. Nejednalo se však o univerzální řešení k přenosu léčiv.

Problematická nemusí být jen cesta tělem, ale i samotná aplikace. Ne vždy lze použít aplikaci injekční stříkačkou, na druhou stranu chirurgický zásah do těla není u všech pacientů vhodný. Vědci z Harvardu nyní přišli s unikátním řešením. Jejich gel s nákladem léků se po aplikaci injekční jehlou sestaví do původního tvaru.

Léčebný náklad rostoucí v těle

Jak je možné, že se materiál po opuštění injekční stříkačky zformuje do předem daného tvaru? Gel totiž připomíná houbu, je silně elastický a snadno stlačitelný. V injekční stříkačce je stlačen na naprosté minimum, po aplikaci do těla se však vrátí do původního tvaru. Samotný gel neovlivní náklad léků ani kmenových buněk, které má za úkol uchovat a v těle postupně uvolňovat.

Vlevo na obrázku je stlačený gel a vpravo gel po získání původního tvaru. Zdroj: Harvard School of Engineering and Applied Sciences, foto: autor výzkumu Sidi Bencherif
Vlevo na obrázku je stlačený gel a vpravo gel po získání původního tvaru. Zdroj: Harvard School of Engineering and Applied Sciences, foto: autor výzkumu Sidi Bencherif

Materiál je tvořen především alginátem, materiálem z mořských řas. Díky velkým pórům jím mohou protékat kapaliny či projít různé částice. Póry v gelu vědci vytvořily postupem, kdy zmrazili alginát společně s vodou. Voda v gelu vytvářela drobné ledové krystalky, které po postupném tání zanechaly dostatečně velké póry. Postupné kontrolované tání a zmrazování umožnilo u gelu vytvořit potřebné vlastnosti – pružnost a skladnost, avšak zároveň i sílu a pevnost.

Gel udrží živé buňky, proteiny či léky, které se neporuší ani při aplikaci skrze velmi úzký prostor injekční stříkačky. Z gelu jsou pak postupně uvolňovány až v těle.

Udrží se tam, kam ho píchnete

Největším úspěchem však je tvarovatelnost gelu do jakékoli velikosti či trojrozměrné struktury. Do nynějška měla většina gelů vlastnosti typické pro kapaliny. Neměly vlastní tvar, pouze tvarem opisovaly místo kolem sebe. Navíc se neudržely na jednom místě, ale nechaly se unášet proudem krve. Nový materiál se však může vytvarovat podle potřeb lékařů.

Cryogel je vhodný například v případech, kdy je třeba v těle nahradit část chybějící tkáně. Lékař injekcí vpraví do těla gel, kterému předem určil potřebný tvar. Pokud jej navíc použil jako „lešení“, k přenosu kmenových buněk, může podpořit regeneraci okolní tkáně.

Podívejte se na krátké video. Během testování vytvářeli vědci z gelu geometrické tvary a jednoduché symboly (srdce, hvězdy). Gel pak aplikovali injekční stříkačkou do Petriho misky s připraveným roztokem. Z vypouštěných kapiček gelu se jako mávnutím proutku stávaly různé tvary.

Vzhledem k jednoduché aplikaci je metoda minimálně invazivní a nebezpečná. Je tedy vhodná k užívání v regenerativní medicíně. Podle vedoucího studie, Sidiho Bencherifa, se speciální vlastnosti materiálu využijí v buněčné terapii, tkáňovém inženýrství či jako základní nosné lešení při imunoterapii. Pokud bychom se přiklonili i k jiným odvětvím, mohl by se gel využívat i v kosmetice jako dermální výplň.

Dalším cílem je upravit gel tak, aby byl po určité době rozložitelný a mohla jej nahradit okolní dorůstající tkáň.

Nejčtenější