Onderzoekers van Imperial College London hebben een bio-geïnspireerd wondverband ontwikkeld dat het natuurlijke herstelproces van het lichaam versterkt. In plaats van geneesmiddelen of synthetische groeifactoren toe te dienen, vangt het materiaal de lichaamseigen herstel bevorderende eiwitten op en geeft deze alleen vrij wanneer herstellende cellen daarom vragen. Volgens de onderzoekers kan deze aanpak wondgenezing versnellen en op termijn leiden tot betaalbaardere behandelingen voor chronische en acute wonden.
In proeven met muizen en levend menselijk huidweefsel bleek het wondverband de vorming van nieuw weefsel te bevorderen en wonden sneller te laten sluiten. Het is voor het eerst dat dit mechanisme succesvol is aangetoond in levend, herstellend weefsel. De resultaten zijn gepubliceerd in Nature Materials.
Lichaamseigen signalen als medicijn
Chronische wonden, zoals diabetische voetulcera, maar ook brandwonden en traumatisch letsel, vormen wereldwijd een grote belasting voor patiënten en zorgsystemen. Wanneer een wond onvoldoende geneest, neemt het risico op infecties toe en kunnen langdurige pijn en blijvende beperkingen ontstaan. Normaal gesproken wordt wondherstel aangestuurd door groeifactoren: eiwitten die cellen stimuleren om zich te delen, te verplaatsen, nieuwe bloedvaten te vormen en beschadigd weefsel te herstellen. Bij moeilijk genezende wonden zijn deze signalen vaak te zwak, komen ze op het verkeerde moment vrij of worden ze afgebroken voordat ze hun werk kunnen doen.
Bestaande behandelingen proberen dit te compenseren door hoge doses groeifactoren toe te dienen via crèmes of sprays. Die eiwitten blijken echter kwetsbaar en verdwijnen vaak snel uit de wond, waardoor hun effect beperkt blijft. Het nieuwe wondverband kiest een andere benadering. Het materiaal vangt de groeifactoren op die het lichaam zelf in de wond of in het bloed produceert en houdt deze tijdelijk vast. Pas wanneer herstellende cellen het materiaal binnendringen en eraan trekken, worden de eiwitten lokaal vrijgegeven. Daardoor ontvangen de cellen precies op het juiste moment en op de juiste plaats de biologische signalen die nodig zijn voor herstel.
Slim materiaal reageert op cellen
Het wondverband bouwt voort op eerder onderzoek van Imperial College uit 2019, waarin het onderliggende principe alleen nog in eenvoudige celkweken was aangetoond. In de nieuwe studie werd de technologie getest in veel complexere biologische modellen, waaronder botletsels bij ratten, huidwonden bij muizen en levend menselijk huidweefsel dat in het laboratorium in leven werd gehouden.
In alle modellen bleek het materiaal actief samen te werken met het natuurlijke herstelproces. Bij de botmodellen stimuleerde het de vorming van nieuwe bloedvaten, terwijl in menselijk huidweefsel herstelcellen sneller het wondverband binnendrongen en nieuw weefsel vormden. Bij muizen waren behandelde huidwonden na tien dagen aanzienlijk kleiner dan in de controlegroep.
Opvallend was dat vergelijkbare materialen zonder het mechanisme dat reageert op trekkrachten van cellen deze effecten niet lieten zien. Volgens de onderzoekers onderstreept dit dat niet alleen de aanwezigheid van groeifactoren belangrijk is, maar vooral de gecontroleerde en plaatsgebonden afgifte ervan. Doordat het systeem uitsluitend gebruikmaakt van lichaamseigen eiwitten, zijn honderden tot zelfs duizenden keren lagere concentraties nodig dan bij bestaande behandelingen met groeifactoren.
Eigen herstelmoleculen
Volgens de onderzoekers kan de nieuwe technologie de behoefte aan kostbare biologisch geproduceerde geneesmiddelen verminderen. Omdat het wondverband gebruikmaakt van herstelmoleculen die al aanwezig zijn in het lichaam, zijn ook gekoelde opslag en complexe logistiek minder noodzakelijk. Dat zou de technologie aantrekkelijk kunnen maken voor uiteenlopende zorgomgevingen, van reguliere wondzorg en revalidatie tot spoedeisende hulp, humanitaire missies en gezondheidszorg in regio's met beperkte middelen.
Hoewel de resultaten veelbelovend zijn, bevindt de technologie zich nog in de preklinische fase. Verdere studies moeten uitwijzen hoe veilig en effectief het wondverband is bij patiënten. De onderzoekers werken inmiddels aan de verdere ontwikkeling via de spin-off Traxion Biotech, die gesprekken voert met zorgorganisaties en industriële partners om de technologie uiteindelijk naar de klinische praktijk te brengen.
Slimme pleister
Eerder dit jaar ontwikkelden onderzoekers een slimme pleister die de toestand van wonden continu kan monitoren en vroegtijdig signalen van infectie of ontsteking detecteert. De technologie combineert op één chip de meting van meerdere biomarkers, waaronder pH-waarde, urinezuur, ontstekingseiwitten en bacteriële stoffen, waardoor een completer beeld ontstaat van het wondherstel. De sensor is gebaseerd op laser-induced graphene (LIG), een poreus en relatief goedkoop materiaal dat geschikt is voor het detecteren van biomoleculen. Meetgegevens worden draadloos verzonden naar een externe module en kunnen in de toekomst worden weergegeven op smartphones, tablets of klinische monitoringssystemen.
Volgens de onderzoekers kan continue monitoring zorgverleners helpen eerder in te grijpen en complicaties te voorkomen, zowel in het ziekenhuis als thuis. Daarnaast wordt gewerkt aan integratie met micronaaldtechnologie om lichaamsvloeistoffen minimaal invasief te verzamelen en zo gepersonaliseerde wondzorg verder te ondersteunen. Verdere klinische validatie is nog nodig.
