יותר מ-20 מיליון אמריקאים עוברים מדי שנה בדיקות קולונוסקופיה, ובהרבה מהמקרים הללו, הרופאים מסירים בסופו של דבר פוליפים שגודלם 2 ס"מ ומעלה ודורשים טיפול נוסף. הליך זה הפחית במידה ניכרת את השכיחות הכוללת של סרטן המעי הגס, אך לא ללא סיבוכים, מכיוון שחולים עלולים לחוות דימום במערכת העיכול הן במהלך ההליך ואחריו.
בתקווה למנוע את התרחשותם של סיבוכים אלה, חוקרים ב-MIT פיתחו ג'ל חדש, GastroShield, שניתן לרסס על אתרי הניתוח באמצעות אנדוסקופ. ג'ל זה יוצר שכבת הגנה קשיחה אך גמישה המשמשת כמגן לאזור הפגוע. החומר מונע דימום מושהה ומחזק את השלמות המכנית של הרקמה.
טכנולוגיית ההדבקה המגיבה לרקמות שלנו מתוכננת ליצירת אינטראקציה עם הרקמה באמצעות אינטראקציות קוולנטיות ויוניות משלימות, כמו גם אינטראקציות פיזיות כדי לספק הגנה ממושכת על נגעים לאורך ימים כדי למנוע סיבוכים בעקבות הסרת פוליפים ופצעים אחרים בסיכון לדימום בדרכי העיכול. "
נטלי ארצי, מדענית מחקר ראשית במכון להנדסה ומדע רפואי של MIT, פרופסור חבר לרפואה בבית הספר לרפואה בהרווארד, ומחברת בכירה של המאמר
במחקר בבעלי חיים, החוקרים הראו כי יישום GastroShield משתלב בצורה חלקה עם ההליכים האנדוסקופיים הנוכחיים, ומספק הגנה על הפצע למשך שלושה עד שבעה ימים, כאשר הוא עוזר לרקמות להחלים לאחר ניתוח. ארצי וחברים נוספים בצוות המחקר הקימו חברה בשם BioDevek שמתכננת כעת להמשיך ולפתח את החומר לשימוש בבני אדם.
גונזלו מוניוז טבואדה, מנכ"ל BioDevek, ודניאל דאהיס, מדען ראשי ב-BioDevek, הם הכותבים הראשיים של המחקר, המופיע בכתב העת חומרים מתקדמים. אלעזר אדלמן, פרופסור אדוארד ג'יי פויטרס להנדסה רפואית ומדעים ב-MIT ומנהל IMES, ופרה דוסטה, פוסט דוקטורט לשעבר במעבדה של ארצי, הם גם מחברי המאמר.
ג'לים דבקים
בדיקות שגרתיות לסרטן המעי הגס חושפות לעתים קרובות פוליפים טרום סרטניים קטנים, אותם ניתן להסיר לפני שהם הופכים לסרטניים. זה נעשה בדרך כלל באמצעות אנדוסקופ. אם מתרחש דימום כלשהו במהלך הסרת הפוליפ, הרופאים יכולים לצרוב את הפצע כדי לאטום אותו, אך שיטה זו יוצרת צלקת שעלולה לעכב את ההחלמה, ולגרום לסיבוכים נוספים.
בנוסף, בחלק מהחולים, דימום לא מתרחש עד כמה ימים לאחר ההליך. זה יכול להיות מסוכן ועלול לדרוש מהמטופלים לחזור לבית החולים לקבלת טיפול נוסף. חולים אחרים עלולים לפתח קרעים קטנים המובילים לדליפה של תוכן המעי אל הבטן, מה שעלול להוביל לזיהום חמור ודורש טיפול חירום.
כאשר נדרש חיזוק רקמות, לעתים קרובות הרופאים מחדירים אטבי מתכת כדי להחזיק רקמות יחד, אך לא ניתן להשתמש בהם עם פוליפים גדולים יותר ולא תמיד יעילים. המאמצים לפתח ג'ל שיוכל לאטום את פצעי הניתוח לא צלחו, בעיקר בגלל שהחומרים לא יכלו להיצמד למקום הניתוח במשך יותר מ-24 שעות.
צוות MIT בדק עשרות שילובים של חומרים שלדעתם יכולים להיות בעלי התכונות הנכונות לשימוש זה. הם רצו למצוא תכשירים שיציגו צמיגות נמוכה מספיק כדי להיות מועברת בקלות וריסוס דרך זרבובית בקצה צנתר שמתאים בתוך אנדוסקופים מסחריים. במקביל, במגע עם רקמות, ניסוח זה אמור ליצור באופן מיידי ג'ל קשיח שנדבק חזק לרקמה. הם גם רצו שהג'ל יהיה גמיש מספיק כדי שיוכל לעמוד בכוחות הנוצרים מהתנועות הפריסטלטיות של מערכת העיכול והמזון הזורם.
החוקרים הגיעו לשילוב מנצח הכולל פולימר בשם פלורוני, שהוא סוג של קופולימר בלוק שיכול להרכיב בעצמו לכדורים הנקראים מיצלות. הקצוות של פולימרים אלה מכילים קבוצות אמיניות מרובות, אשר מסתיימות על פני השטח של המיצלות. המרכיב השני של הג'ל הוא דקסטרן מחומצן, פוליסכריד שיכול ליצור קשרים חזקים אך הפיכים עם קבוצות האמינים של המיצלות הפלורוניות.
בעת ריסוס, חומרים אלו מגיבים באופן מיידי זה עם זה ועם רירית מערכת העיכול, ויוצרים ג'ל מוצק תוך פחות מחמש שניות. המיצלות המרכיבות את הג'ל "מרפאות" ויכולות לספוג כוחות שהם נתקלים בהם מתנועות פריסטלטיות וממזון הנעים לאורך מערכת העיכול, על ידי התפרקות זמנית ואז הרכבה מחדש.
"כדי להשיג חומר שעומד בקריטריונים העיצוביים וניתן לספק אותו באמצעות קולונוסקופים קיימים, בדקנו ספריות של חומרים כדי להבין כיצד פרמטרים שונים משפיעים על ג'לציה, הידבקות, שמירה ותאימות", אומר ארצי.
שכבת הגנה
הג'ל יכול גם לעמוד ב-pH הנמוך ובפעילות האנזימטית במערכת העיכול, ולהגן על הרקמה מאותה סביבה קשה בזמן שהוא מרפא את עצמו, מה שמדגיש את הפוטנציאל שלו לשימוש בפצעים אחרים במערכת העיכול בסיכון גבוה לדימום, כגון כיבי קיבה, המשפיעים יותר מ-4 מיליון אמריקאים מדי שנה.
בניסויים בבעלי חיים, החוקרים מצאו כי כל חיה שטופלה בג'ל החדש הראתה אטימה מהירה, ולא היו נקבים, דליפות או דימום בשבוע שלאחר הטיפול. החומר החזיק מעמד כחמישה ימים, ולאחר מכן נשלף יחד עם שכבת הרקמה העליונה עם החלמת פצעי הניתוח.
החוקרים ביצעו גם כמה מחקרי תאימות ביולוגית ומצאו שהג'ל לא גרם לתופעות שליליות כלשהן.
"תכונה מרכזית של הטכנולוגיה החדשה הזו היא המטרה שלנו להפוך אותה לתרגום. GastroShield תוכנן להיות מאוחסן בצורה נוזלית בערכה מוכנה לשימוש. בנוסף, זה לא דורש שום פתרון הפעלה, אור או טריגר כדי ליצור את הג'ל, במטרה להפוך את השימוש האנדוסקופי לקל ומהיר", אומר מוניוז, שמוביל כיום את מאמץ התרגום עבור GastroShield.
BioDevek עובדת כעת על פיתוח נוסף של החומר לשימוש אפשרי בחולים. בנוסף לשימוש הפוטנציאלי שלו בקולונוסקופיה, ג'ל זה יכול להיות שימושי גם לטיפול בכיב קיבה ומצבים דלקתיים כמו מחלת קרוהן, או למתן תרופות לסרטן, אומר ארצי.
המחקר מומן, בחלקו, על ידי הקרן הלאומית למדע.
