از بازسازی قلب تا درمان آرتریت؛ چگونه هیدروژلها آینده پزشکی را متحول میکنند.
به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، مطالعهای جامع از دانشگاه پزشکی ووج نشان میدهد که هیدروژلها به عنوان نسل جدیدی از بیومواد، در حال ایجاد تحولی شگرف در حوزه پزشکی معاصر هستند. این پژوهش که در مجله Gels منتشر شده، کاربردهای نوآورانه هیدروژلها را در تخصصهای مختلف پزشکی از جمله زنان و زایمان، قلب، روماتولوژی، اورولوژی، چشمپزشکی و سرطان بررسی کرده است. هیدروژلها با دارا بودن ساختار سهبعدی، زیستسازگاری بالا و قابلیت تنظیم خواص فیزیکوشیمیایی، امکان رهایش کنترلشده دارو، بازسازی بافت و ایجاد محیطی مشابه ماتریکس خارج سلولی را فراهم میکنند. از پچهای ترمیم کننده قلب پس از سکته قلبی تا سیستمهای دارورسانی هدفمند در درمان آرتریت روماتوئید، هیدروژلها راهکارهای درمانی جدیدی را ارائه میدهند که میتواند آینده پزشکی بازساختی و درمان شخصیشده را متحول کند.
ظهور یک قهرمان پنهان در پزشکی
هیدروژلها به عنوان شبکههای پلیمری هیدروفیلک با محتوای آب بالا و خواص مکانیکی قابل تنظیم، توجه جامعه پزشکی را به خود جلب کردهاند. این مواد که اولین بار در سال ۱۸۹۶ معرفی شدند، امروزه به یکی از امیدوارکنندهترین بیومواد در پزشکی مدرن تبدیل شدهاند. توانایی منحصر به فرد هیدروژلها در جذب آب تا چندین برابر وزن خود، زیستسازگاری بالا و شباهت ساختاری به ماتریکس خارج سلولی، آنها را به گزینهای ایدهآل برای کاربردهای پزشکی تبدیل کرده است.
سیر تکامل یک ماده شگفتانگیز
تاریخچه هیدروژلها در پزشکی به محصول Ivalon® در سال ۱۹۴۹ بازمیگردد. این ایمپلنت اسفنجی شکل از الکل پلی وینیل فوم شده ساخته شده بود و امکان تولید داربستهای شخصیسازی شده را فراهم میکرد. نقطه عطف بعدی در سال ۱۹۶۰ با معرفی هیدروژلهای مبتنی بر پلیهیدروکسی اتیل متاکریلات توسط ویچترل و لیم برای ساخت لنزهای تماسی رخ داد. از آن زمان تاکنون، هیدروژلها در حوزههای مختلف پزشکی، داروسازی و صنایع غذایی به کار گرفته شدهاند.
مهندسی دقیق برای کاربردهای خاص
یکی از ویژگیهای منحصر به فرد هیدروژلها، امکان طراحی و تولید "سفارشی" آنها برای کاربردهای خاص است. با تغییر در ترکیب، شیمی و وزن مولکولی پلیمرهای مورد استفاده، میتوان خواص خاصی از جمله تخلخل، انعطافپذیری و محتوای آب predetermined را ایجاد کرد. مکانیسم جذب آب در هیدروژلها در سه مرحله صورت میگیرد: اتصال آب به گروههای هیدروفیلک، دفع کمپلکسهای تشکیل شده توسط گروههای هیدروفوبیک و پر شدن فضاهای آزاد توسط آب آزاد.
هیدروژلها در پزشکی زنان: از پیشگیری تا درمان
در حوزه زنان و زایمان، هیدروژلها برای تولید ایمپلنتهای ضدبارداری، پانسمان زخم و سیستمهای دارورسانی به کار میروند. این مواد در درمان آسیبهای آندومتر که میتوانند عواقب بالینی قابل توجهی به خصوص در زمینه باروری و سلامت reproductive داشته باشند، مورد استفاده قرار میگیرند. یکی از جدیترین عوارض، سندرم آشرمن است که با چسبندگی داخل رحمی مشخص میشود و میتواند منجر به ناباروری، قاعدگی نامنظم یا سقط مکرر شود.
کاربردهای بالینی در عفونتهای زنان
میکونازول یکی از بهترین نمونهها در پزشکی زنان برای تغییر فرمولاسیون دارو از کرم ۲٪ یا شیاف واژینال به هیدروژل است. هیدروژلها با خواص چسبندگی قوی خود، غلظتهای درمانی پایدارتری از دارو را فراهم میکنند. اسید هیالورونیک نیز به صورت هیدروژل در درمان واژینیت آتروفیک به کار میرود. همچنین هیدروژلهای مبتنی بر کلرهگزیدین برای درمان واژینوز باکتریایی پیشنهاد شدهاند که هم فعالیت ضد میکروبی دارند و هم تعادل میکروبی واژینال را بازمیگردانند.
پیشگیری از اندومتریوز
یک توسعه اخیر توسط محققان ETH زوریخ و Empa، پیشگیری از اندومتریوز با استفاده از ایمپلنت هیدروژل را ممکن ساخته است. این سیستم هیدروژل از دو پلیمر مبتنی بر آکریل آمید تشکیل شده که میتواند در مقیاس زمانی بالینی توسط نور UV نزدیک به مرئی یا عوامل کاهنده دی سولفید تخریب شود. این ماده هیدروژلی امکان قرارگیری دستگاه در هر نقطه از لوله فالوپ را فراهم میکند و با جذب آب منبسط شده و دو انتهای لوله را ایزوله میکند.
نجاتبخش قلبهای آسیبدیده
در حوزه قلبشناسی، هیدروژلها نقش حیاتی در درمان انفارکتوس میوکارد ایفا میکنند. اولین گزارش از استفاده هیدروژل در درمان انفارکتوس میوکارد به سال ۱۹۹۵ بازمیگردد. هدف از درمان مبتنی بر هیدروژل در انفارکتوس میوکارد، کاهش آسیب میوکارد با مهار پاسخ التهابی، ترویج آنژیوژنز و ایجاد داربست سهبعدی برای کشت و تکثیر کاردیومیوسیتها است.
پچهای قلبی؛ راهکاری برای ترمیم بافت آسیبدیده
یک رویکرد جایگزین، کاشت پچهای قلبی است که ساختارهای هیدروژلی هستند که روی سطح قلب قرار میگیرند. این پچها به خوبی با اندماد یکپارچه میشوند که نه تنها امکان محافظت بلکه هدایت مناسب را نیز فراهم میکند. این پچها باید دارای خواص مکانیکی مناسب برای پشتیبانی ساختاری از میوکارد باشند و امکان تراز کاردیومیوسیتها مشابه بافت قلبی عملکردی را فراهم کنند.
مواد و روشهای نوآورانه در درمان قلبی
مواد مختلفی برای عملکردسازی مورد ارزیابی قرار گرفتهاند. یک هیدروژل از ECM بطن decellularized توسعه یافته که روی موشها آزمایش شده است. Gel@MSN/miR-21-5p، یک ماده هیدروژل تزریقی حامل microRNA-21-5p بود که اثرات ضد التهابی و آنژیوژنیک داشت. یک هیدروژل نانوذرات ملانین/آلژینات ثابت کرد که میتواند آسیب اکسیداتیو به کاردیومیوسیتها را کاهش دهد و پلاریزاسیون ماکروفاژها را به نوع M2 القا کند.
روشهای کاشت هیدروژل در قلب
روشهای ممکن برای کاشت هیدروژل قلبی شامل تزریق به میوکارد و پچهای قلبی کاشته شده روی اپیکارد است که پشتیبانی مکانیکی ارائه میدهند و عوامل زیستفعال را با استفاده از میکروسوزنها رها میکنند. مواد را میتوان به گونهای طراحی کرد که تزریق داخل پریکاردیال امکانپذیر باشد - هیدروژل به حفره پریکاردیال تزریق شده و به صورت کمتهاجمی، یک پچ قلبی مستقیماً در محل تشکیل میدهد.
هیدروژلها در مبارزه با آرتریت روماتوئید
آرتریت روماتوئید (RA) در حال حاضر شایعترین آرتریت التهابی تشخیص داده شده است. این بیماری باعث ناتوانی دائمی و کوتاه شدن امید به زندگی به میزان ۷-۶ سال میشود. RA را میتوان به عنوان یک بیماری التهابی مزمن، خودایمنی و مفصلی تعریف کرد که منجر به عوارض مفصلی و خارج مفصلی میشود.
چهار راهبرد اصلی هیدروژلها در درمان RA
در حال حاضر، چهار راه اصلی وجود دارد که استفاده بالقوه از هیدروژلها میتواند در درمان RA مفید باشد، از جمله محیط دارویی، داربست بافتی، عوامل روانکننده و تعدیلکنندههای ایمنی. در میان آنها، استفاده از هیدروژلها به عنوان محیط دارویی بیشترین گزارش را داشته است.
ویژگیهای مطلوب هیدروژلهای آرتریتی
برخی ویژگیهای هیدروژلهایی که در درمان RA به کار میروند به ویژه مطلوب هستند، یعنی زیستسازگاری، ایمنی و دارا بودن خواص مکانیکی و رئولوژیکی مناسب که دوام در مفصل را امکانپذیر میکند. مواد مورد استفاده برای تولید هیدروژلها برای درمان RA شامل پلیمرهای طبیعی مانند اسید هیالورونیک، پروتئینها، کیتوزان و آلژینات و پلیمرهای مصنوعی، عمدتاً PVA و PEG هستند.
کاربردهای تخصصی در اورولوژی و چشمپزشکی
در اورولوژی، هیدروژلها به عنوان پوششهای ضد میکروبی برای استنتها و موانع رادیوتراپی در حال توسعه هستند. در چشمپزشکی، از هیدروژلها در لنزهای تماسی، پانسمان قرنیه و ایمپلنتهای زجاجیه استفاده میشود. این مواد به عنوان موادی برای آمبولیزاسیون شیمیایی، مدلهای تومور و دستگاههای دارورسانی در درمان سرطان به کار میروند.
کاربرد در جراحی شکم و سرطان
در جراحی شکم، کاربردها شامل مشهای پوشش داده شده با هیدروژل برای ترمیم فتق یا هیدروژلهای نوع Janus برای جلوگیری از چسبندگی و کمک به ترمیم بافت میشود. در درمان سرطان، از آنها به عنوان موادی برای آمبولیزاسیون شیمیایی، مدلهای تومور و دستگاههای دارورسانی استفاده میشود که ویفرهای Gliadel در حال حاضر در کلینیکها استفاده میشوند.
چالشها و چشماندازهای آینده
اگرچه نتایج مطالعات بالینی و پیشبالینی تنوع هیدروژلها را نشان میدهد، اما مشکلاتی در مورد پایداری مکانیکی، ایمنی بلندمدت و تولید انبوه باقی میماند. با این حال، هیدروژلها به طور کلی، بیومواد نسل بعدی برای پزشکی بازساختی، درمان فردی و پروتکلهای درمانی جدید هستند.
پایان مطلب/.