درمان سریع زخم پای دیابتی با فناوری نیتریک اکسید

12نوامبر 2018 - بهبودی زخم پای دیابتی گاهی می تواند تا 150 روز طول بکشد. یک تیم مهندسی زیست پزشکی می خواهد زمان بهبودی این زخم ها را تا 21 روز کاهش دهد.
آنها قصد دارند تا زمان بهبودی این گونه زخم ها را با تقویت آنچه که در بدن به طور طبیعی اتفاق می افتد، کوتاه کنند: ساخته شدن لایه هایی از بافت جدید با کمک نیتریک اکسید. در بیماران مبتلا به دیابت، کاهش تولید نیتریک اکسید، توانایی بهبودی سلول های پوست را کاهش می دهد.با این حال، پمپ نمودن ساده ی نیتریک اکسید لزوما ترمیم زخم را بهتر نمی کند.برنامه ی بلندمدت محققان دانشگاه تکنولوژی میشیگان، تولید پانسمانهای نیتریک اکسید است که مطابق با شرایط سلولی، انتشار این ماده ی شیمیایی را تنظیم کنند. برای انجام این کار، محققان ابتدا آنچه در حضور نیتریک اکسید در سلول های پوستی اتفاق می افتد را بررسی کردند. آنها تاثیرات نیتریک اکسید را تحت شرایط دیابتی و طبیعی در سلولهای فیبروبلاست پوست ارزیابی نمودند. نتایج این تحقیق در مجله ی Medical Sciences منتشر شده است.

سمفونی پیچیده ای که توسط سلول هدایت می شود

دکتر Megan Frost، مدیر فعلی گروه کینزیولوژی و فیزیولوژی یکپارچه و همچنین دانشیار مهندسی پزشکی و مهندسی مواد، در آزمایشگاه بیومتریال پلیمری درMichigan Tech ، بر روی تکنولوژی آزاد سازی نیتریک اکسید کار می کند.
می گوید: نیتریک اکسید یک ماده ی شیمیائی ترمیم کننده ی قوی است، اما این به معنای آن نیست که وجود این ماده به تنهایی برای ترمیم زخم کافی باشد. ما در حال بررسی خصوصیات سلول های سالم و دیابتی هستیم تا راهی جدید برای ترمیم زخم پیدا کنیم.
در ترمیم زخم، سه نوع از سلول های پوستی دخیل هستند:ماکروفاژ ها بعنوان اولین پاسخ دهنده ها - سلول هایی که بیشترین مطالعات بر روی آنها انجام شده است- که در عرض 24 ساعت از وقوع آسیب وارد منطقه می شوند. سپس فیبروبلاست ها به محل آسیب می رسند، که مانند مهندسین بدن هستند.آنها به پوشاندن محل زخم با ماتریکس خارج سلولی کمک می کنند تا سلول های بعدی، که کراتینوسیت ها نام دارند بتوانند کشش زیادی را برای بسته شدن و بازسازی زخم اعمال کنند.
دکتر Frost می گوید: فرآیند ترمیم زخم، یک فرآیند پیچیده و یک سمفونی از اتفاقاتی است که توسط سلول هدایت می شود، و از طریق یک سری مراحل قابل پیش بینی که با هم اورلپ دارند، پیش می رود.اگر هر بخشی از این ارکستر از ریتم خارج شود، تمام فرایند از کار می افتد.فیبروبلاست ها که کمتر از ماکروفاژها مورد مطالعه قرار گرفته اند، در روند بهبود زخم، یک ابزار کلیدی هستند. مطالعات قبلی نشان داده اند که واکنش تاخیری فیبروبلاست ها در بیماران مبتلا به دیابت ممکن است عامل مهمی در بهبودی کند زخم های دیابتی باشد.

نیتریک اکسید در مقابل نیتریت

در اینجا تاثیر نیتریک اکسید مشخص می شود، این ماده یک نوع مترونوم شیمیایی است که روند ترمیم را به ریتم صحیح خود باز می گرداند. اما هدایت ارکستر پوست بدن به سادگی هدایت نوازندگان با کمک یک مترونوم نیست. در موسیقی، نگه داشتن ضربان بصورت منظم و پیوسته در هنگام اجرای قطعه ی تمرینی مهم است. در این مواقع از "مترونوم" برای حفظ نظم ضرب آهنگ استفاده شود.اما در ارکستر پوست، هر چه  ضربان مترونوم را بالاتر ببریم، لزوما زمان التیام زخم بهبود نمی یابد، بنابراین جاری کردن مقدار زیادی نیتریک اکسید به محل زخم موجب تسریع درمان آن نمی شود.
دکتر Frost می گوید: رویکرد قدیمی این بود که نیتریک اکسید را به محل زخم اضافه کنیم و منتظر بمانیم تا تاثیر خود را نشان دهد. ما دریافتیم که اعمال نیتریک اکسید به تنهایی برای تسریع التیام زخم کافی نیست؛ ما باید بدانیم چقدر نیتریک اکسید واقعا لازم است.
مشکل بزرگی که Frost و تیمش با آن مواجه بودند چگونگی اندازه گیری نیتریک اکسید مورد نیاز بود. دکتر Frostمی گوید: در حال حاضر برای اندازه گیری نیتریک اکسید، مقدار نیتریت را اندازه گیری می کنند که یک سوئیچ گمراه کننده است، زیرا نیتریت یک محصول جانبی بدون امضای زمانی در ترمیم زخم است. در حالی که اندازه گیری نیتریت پایدار آسان تر است، اما به خودی خود نمیتواند وضعیت زمانی واقعی ترمیم را مانند میزان نیتریک اکسید نشان دهد.
بنابراین، محققان آزمایشگاه Frost، یک دستگاه اندازه گیری نیتریک اکسید را برای مطالعه خود، ساختند.این موضوع چالشی را ایجاد کرد، زیرا اندازه گیری بسیار سخت تر و حجم داده ها محدود شد، اما Frost در توافق با شرکت  Zysense LLC، روند ساخت و ساز و تولید دستگاه های اندازه گیری نیتریک اکسید تجاری را که تحقیقات شیمیایی سلولی را بهبود می بخشد، تسهیل نموده است.
مراحل بعدی
همکاری بخش مهمی از فرایند طراحی مهندسی است.برای تولید پانسمانهای نیتریک اکسید با قدرت ترمیم اختصاصی برای هر زخم در هر بیمار، تیم دکتر Frost قصد دارد تا با سیستم بهداشتی UP Portage برای جمع آوری نمونه های سلولی از بیماران محلی همکاری کند. با گسترش نمونه های سلولی و استفاده از این تکنولوژی برای بیماران دنیای واقعی، تیم همچنان پایگاه داده های خود را گسترش و دانش خود را در مورد مکانیسم های نیتریک اکسید تقویت می کند.
در چند سال آینده، آنها قصد دارند نمونه ی اولیه این پانسمان را بسازند، که پراکسیدهای نیتریت و نیتریک اکسید را در محل زخم انتشار می دهد. محققان وعده داده اند کهاین نوع پانسمان می تواند زخم پای دیابتی را با آزاد سازی نیتریک اکسید در کمتر از یک ماه درمان کند.

منبع و سایت خبر:

Med. Sci. 2018, 6(4), 99; DOI: 10.3390/medsci6040099

https://medicalxpress.com/news/2018-11-diabetic-foot-ulcers-quickly-nitric.html