Lékařské lepidlo inspirované červy

Helena Vrecková  |  Věda
Mikrojehly. Zdroj: National Geopraphic Phenomena – Jeffrey Karp

Parazitní červ nově inspiroval vědce k vytvoření speciálního lékařského lepidla na bázi mikrojehel.

Zvířata jsou pro vědce prakticky nevyčerpatelným zdrojem inspirace. Neustále u nich nachází nové vlastnosti, které pak zdárně aplikují do nových strojů či lékařských postupů. Často se tak stává i pouhou náhodou, kdy během testování určitého postupu na nějakém zvířeti narazí na vlastnost, kterou do té doby nezaznamenali. Nemusí se navíc jednat ani o velká zvířata. Právě naopak vědcům často slouží k inspiraci hmyz či různé parazitické organismy.

Právě jeden takový parazit inspiroval vědce z nemocnice Brigham a ženské nemocnice v Bostonu (Brigham and Women´s Hospital) k vytvoření nového typu lékařského lepidla na bázi dvouvrstvých mikrojehel. Jedná se o parazita z kmene vrtejšů (Acanthocephala).

Červ manipulátor

Tým Jeffreyho Karpa se již léta snaží vytvořit skutečně efektivní lékařské lepidlo. To by lékařům umožnilo oprostit se od používání stehů či svorek. Již od počátku hledá svou inspiraci mezi různými druhy zvířat. Jedním z prvních byl díky svým přilnavým polštářkům na prstech například gekon. Dalším zvířetem byl dikobraz. Jeho bodliny je totiž snadné bodnout do kůže, avšak jejich odstranění je již mnohem složitější.

Lepidlo vytvořené podle gekoních prstů sice bylo dokonale přilnavé, avšak s jeho odstraněním nebyl žádný problém. Ani lepidlo po vzoru dikobrazů nebylo dokonalé, především kvůli poškozování tkáně při odstraňování. Vědci potřebovali vytvořit prostředek, který bude snadné aplikovat a následně půjde i ve vhodnou chvíli bez problémů vyjmout. Zároveň se však sám od sebe neuvolní.

Jeffrey Karp se nakonec rozhodl hledat mezi parazity, kteří velmi často využívají různé prostředky, aby se udrželi v těle hostitele. Díky tomu objevil červa jménem Pomphorhynchus laevis z kmene vrtejšů.

Tito živočichové žijí ve střevech ryb, kde se uchytí ke střevní stěně. Do stěny zabodnou svůj dlouhý čenich, kterému se následně zkrátí několik svalů a nabyde tvaru žárovky. Tím se velmi pevně uchytí v těle ryby. Zajímavostí tohoto parazita je také schopnost manipulovat svým hostitelem tak, aby více lákal predátory (cílové hostitele červa) – ovlivňuje prostorovou orientaci ryb a do jisté míry mění jejich zbarvení na výraznější barvy.

Červ Pomphorhynchus laevis, který se stal vědcům vzorem pro vytvoření nového typu lepidla
Červ Pomphorhynchus laevis, který se stal vědcům vzorem pro vytvoření nového typu lepidla

Savá vrstva jako u jednorázových plen

Právě schopnost vrtejšů změnit tvar svého čenichu napodobili vědci při vytvoření dvouvrstvých mikrojehel. Mikrojehly jsou tvořeny pevnou částí a vnější proměnlivou částí. Pevnou část vědci vytvořili z polystyrenu tvarovaného do klasického tvaru jehel. Pevná část je následně potažená vnější vrstvou z kyseliny polyakrylové. Sesíťované jednotky kyseliny polyakrylové se používají například v jednorázových plenách; proniká jimi totiž voda, která je dále zadržována.

Jehla propíchne tkáň a pevná část z polystyrenu zůstane neměnná. Vnější vrstva však začne absorbovat vodu a její tvar se mění do formy baňky žárovky. Díky tomu je tak jehla pevně uchycena ve tkáni a velmi snadno může pojit dohromady dva kusy různých tkání – například kožní štěp na kůži.

Nově vytvořené lepidlo má navíc mnoho výhod oproti stávajícím metodám. Nyní se kožní štěpy ke kůži připevňují šitím či svorkováním. Obě metody jsou však náchylné k bakteriálním infekcím. Navíc zasahují relativně hluboko do tkáně a mohou tak poškozovat cévy a nervy. Oproti tomu dvouvrstvé mikrojehly okamžitě zacelují otvory, kterými pronikly, takže bakterie nemají kudy proniknout do tkáně. Zasahují navíc jen tak hluboko, aby spojily obě tkáně k sobě.

Podívejte se na srovnání klasického lékařského lepidla s nově vyvinutým lepidlem s mikrojehlami:

Jak s tím ven?

Lepidlo bylo testováno na kůži mrtvých prasat. Z testů vyplynulo, že je daleko silnější než současná lepidla. Vědci museli vyvinout 3× větší sílu k oddělení než u ostatních lepidel. Zároveň je ale jeho aplikace mnohem jednodušší. Jeho pevnost uchycení neovlivní ani suchost či vlhkost povrchu (jako se může stát u obvazů či náplastí). Díky tomu je využitelný nejen u kožních štěpů, ale také přímo v těle k přichycení šlach či vazů nebo k utěsnění zranění vnitřních orgánů. Do budoucna by se tak z tohoto typu lepidla mohl stát univerzální prostředek na měkké tkáně.

Problémem jiných lepidel na bázi mikrojehel bylo riziko proniknutí jehel hluboko do pokožky, například kvůli nepřirozeným pohybům, které by jehly zlomily. To se však u tohoto lepidla stát nemůže právě díky vnější savé vrstvě. Ta jehlám poskytuje dostatek místa pro pohyb, aniž by jakkoliv ovlivnily okolní tkáň.

Pokud vás napadlo, že zatím nebyla zmínka o odstranění lepidla, máte samozřejmě pravdu. Vzhledem k pevnosti jehel zatím není možné, aby se samy rozpustily (ačkoliv vědci právě pracují na rozložitelné verzi). Ve chvíli, kdy se tkáň zahojí a vnější vrstva lepidla se částečně oloupe, stačí špičky lehce zmáčknout a ty původními otvory vyjedou ven. Jehly se vrátí do původního stavu během čtvrt hodiny.

Nejčtenější