جل للجروح التي لا تلتئم.. تقنية توصيل الأكسجين يمكن أن تمنع البتر

مع ازدياد أعداد كبار السن وارتفاع معدلات الإصابة بداء السكري، مما يؤدي إلى زيادة الجروح المزمنة، يواجه المزيد من المرضى خطر البتر.

وقد طور باحثون من جامعة كاليفورنيا في ريفرسايد جلًا موصلًا للأكسجين قادرًا على شفاء الإصابات التي قد تتطور لولا ذلك إلى بتر الأطراف.

كيف يؤدي نقص الأكسجين إلى عرقلة الشفاء؟

تُعتبر الإصابات التي لا تلتئم لأكثر من شهر جروحًا مزمنة.

ويُقدّر عدد المصابين بها بنحو 12 مليون شخص سنويًا حول العالم، ونحو 4.5 مليون شخص في الولايات المتحدة.

ومن بين هؤلاء، سيحتاج واحد من كل خمسة مرضى تقريبًا في نهاية المطاف إلى بتر يُغيّر مجرى حياتهم.

يستهدف الجل الجديد، الذي تم اختباره على نماذج حيوانية، ما يعتقد الباحثون أنه السبب الجذري للعديد من الجروح المزمنة: نقص الأكسجين في أعمق طبقات الأنسجة المتضررة.

فبدون كمية كافية من الأكسجين، تبقى الجروح في حالة التهاب مزمنة، مما يسمح للبكتيريا بالتكاثر وتدهور الأنسجة بدلاً من تجددها.

"الجروح المزمنة لا تلتئم من تلقاء نفسها"، هذا ما قالته إيمان نوشادي، الأستاذة المشاركة في الهندسة الحيوية بجامعة كاليفورنيا في ريفرسايد، والتي قادت فريق البحث.

وأضافت أن "هناك أربع مراحل لشفاء الجروح المزمنة: الالتهاب، وتكوين الأوعية الدموية حيث تبدأ الأنسجة في إنتاج الأوعية الدموية، وإعادة البناء، والتجديد أو الشفاء، وفي أي من هذه المراحل، يُعد نقص إمداد الأكسجين المستقر والمتواصل مشكلة كبيرة".

عندما لا يستطيع الأكسجين من الهواء أو مجرى الدم اختراق الأنسجة المصابة بشكل كافٍ، ينتج عن ذلك نقص الأكسجة، مما يعيق عملية الشفاء الطبيعية.

وقد نُشرت تفاصيل نهج الباحثين في منع نقص الأكسجة باستخدام جل في ورقة بحثية في مجلة "كوميونيكيشنز ماتيريالز" .

مصنع صغير للأكسجين الكهروكيميائي

يحتوي الجل الناعم والمرن على الماء بالإضافة إلى سائل أساسه الكولين، وهو مضاد للبكتيريا وغير سام ومتوافق حيوياً.

عند استخدامه مع بطارية صغيرة مماثلة لتلك المستخدمة في أجهزة السمع، يتحول الجل إلى آلة كهروكيميائية دقيقة تقوم بتحليل جزيئات الماء لتوليد تيار بطيء وثابت من الأكسجين.

بخلاف العلاجات التي تُوصل الأكسجين إلى سطح الجرح فقط، يتكيف الجل مع الشكل الفريد لكل جرح، فيملأ الشقوق حيث تكون مستويات الأكسجين في أدنى مستوياتها ويكون خطر العدوى في أعلى مستوياته.

وقبل أن يتصلب، يتشكل الجل بدقة ليُطابق شكل النسيج المتضرر.

وبنفس القدر من الأهمية، يتم إمداد الأكسجين بشكل مستمر. قد يستغرق تكوين الأوعية الدموية أسابيع، لذا فإن دفعات قصيرة من الأكسجين غير كافية.

يمكن للنظام الجديد توفير مستويات ثابتة من الأكسجين لمدة تصل إلى شهر، مما يساعد على تحويل الجرح الذي لا يلتئم إلى جرح يتصرف كإصابة طبيعية.

نتائج واعدة

في تجارب أُجريت على فئران مصابة بداء السكري وفئران مسنة، تم اختيارها لأن جروحها تُشبه إلى حد كبير الجروح المزمنة لدى كبار السن من البشر، لم تلتئم الإصابات غير المعالجة، وكانت في كثير من الأحيان قاتلة.

ومع وضع رقعة توليد الأكسجين وتغييرها أسبوعيًا، التئمت الجروح في غضون 23 يومًا تقريبًا، ونجت الحيوانات.

"يمكننا صنع هذه الرقعة كمنتج قد يحتاج فيه الجل إلى التجديد بشكل دوري"، هذا ما قاله الأمير ديفيد أوكورو، المؤلف المشارك في الورقة البحثية.

يُقدّم التركيب الكيميائي للجل فائدة إضافية، فالكولين، وهو مُكوّن أساسي، يتمتّع بخصائص تُساعد على تنظيم جهاز المناعة وتهدئة الالتهاب المُفرط.

غالبًا ما تُعاني الجروح المُزمنة من فرط إنتاج أنواع الأكسجين التفاعلية، وهي جزيئات غير مُستقرة تُلحق الضرر بالخلايا وتُطيل أمد الالتهاب.

من خلال زيادة الأكسجين المُستقر مع المُساعدة في كبح هذا التفاعل المناعي المُفرط، يُعيد الجل التوازن بدلًا من التسبب في المزيد من الإجهاد.

قال أوكورو: "هناك ضمادات تمتص السوائل، وبعضها يطلق عوامل مضادة للميكروبات. لكن لا يوجد أي منها يعالج نقص الأكسجين، وهي المشكلة الأساسية. نحن نعالج ذلك بشكل مباشر".

لا تقتصر آثار هذا المشروع على العناية بالجروح فحسب، بل إن نقص الأكسجين والمغذيات يمثل تحديات رئيسية في محاولات إنماء أنسجة أو أعضاء بديلة، وهو أحد الأهداف الرئيسية لمختبر نوشادي.

قال نوشادي: "عندما يزداد سمك النسيج، يصعب إيصال ما يحتاجه إليه، فتبدأ الخلايا بالموت. ويمكن اعتبار هذا المشروع بمثابة جسر نحو إنشاء أعضاء أكبر حجماً والحفاظ عليها للأشخاص المحتاجين إليها".

وتُشير بايشالي كانجيلال، مهندسة الطب الحيوي في جامعة كاليفورنيا، ريفرسايد، والمشاركة في تأليف البحث، إلى عوامل أخرى، وتقوا إن هناك بعض العوامل التي تُسبب انتشار الجروح المزمنة التي لا يُمكن علاجها باستخدام الجل. فبالإضافة إلى ارتفاع معدلات الإصابة بداء السكري وشيخوخة السكان.

وأضافت: "إن نمط حياتنا الخامل يُضعف استجاباتنا المناعية، من الصعب الوصول إلى جذور مشاكلنا المجتمعية، لكن هذا الابتكار يمثل فرصة للحد من عمليات البتر، وتحسين جودة الحياة، ومنح الجسم ما يحتاجه للشفاء الذاتي".