Drogocenny narząd

Skóra człowieka, choć z wielu powodów wyjątkowa, z racji ciągłego bezpośredniego wystawienia na kontakt ze środowiskiem jest mocno narażona na różnego typu urazy, które mogą być powierzchowne bądź głębokie i wiązać się przykładowo z zabiegami chirurgicznymi, schorzeniami dermatologicznymi, onkologicznymi itp. Dużą trudność cały czas stanowi zwłaszcza leczenie oparzeń, ponieważ z jednej strony niełatwo jest odbudować skórę zniszczoną, z drugiej zaś częstymi powikłaniami po wygojeniu ran oparzeniowych są przerośnięte blizny i przykurcze stawów. Z pomocą w zaradzeniu problematyce leczenia trudno gojących się ran przychodzi biotechnologia, a konkretnie tworzone metodami inżynierii tkankowej produkty łączące polimery z żywymi komórkami.

Żywy substytut

Według definicji Shoresa substytuty skóry są heterogeniczną grupą materiałów wykorzystywanych w zamknięciu rany, czasowo bądź na stałe przejmujących funkcje skóry. Z kolei Halim i jego współpracownicy stwierdzili, że rola czasowego substytutu skóry polega na przejściowym zamknięciu rany i zapewnieniu ochrony przed wtórnymi urazami mechanicznymi oraz kolonizacją bakterii. Proces kreowania substytutu odbywa się in vitro. Początek bierze w trójwymiarowej macierzy kolagenowej z glikozaminoglikanami, gdzie wysiewane są fibroblasty, dzięki czemu można uzyskać ekwiwalent skóry właściwej. Następnie zaś na górnej powierzchni struktury zostają uwarstwione autogenne, hodowane keratynocyty, co pozwala stworzyć zamiennik naskórka.

Substytuty o charakterze czasowym stosuje się nie tylko do pokrywania ran powierzchownych do czasu uzyskania wtórnej epitelizacji (gojenia ubytków naskórka) czy leczenia ran głębokich (przed planowanym przeszczepem skóry), ale także do ochrony miejsc, z których pobrano materiał służący do transplantacji. W przypadku wymienionym jako ostatni rola substytutu sprowadza się do redukcji procesów bólowych oraz pobudzenia naskórkowania. Ogólnie rzecz ujmując, główne zadanie stałych biologicznych substytutów skóry – ksenograftów, czyli materiałów pochodzących od przedstawicieli innych gatunków, bądź alograftów, które pochodzą od osobników tego samego gatunku (zwłok bądź dawców żywych) – sprowadza się do uzupełnienia ubytku. Zaletą substytutów biologicznych jest względnie nienaruszona struktura macierzy pozakomórkowej, a syntetycznych – np. możliwość modyfikacji ich właściwości, m.in. poprzez uzupełnianie o czynniki wzrostu. Niewątpliwymi wadami są jednakże brak błony podstawnej oraz struktura przestrzenna niepodobna do struktury skóry naturalnej.

Substytut – jaki powinien być?

Rzecz jasna tego typu substytut powinien posiadać określone cechy pozwalające mu prawidłowo pełnić swoje funkcje. Nie bez znaczenia w tym przypadku są elementy obejmujące dostosowanie do rodzaju rany objętości wody w jego składzie czy utrzymywanie odpowiedniej wilgotności, kontrolowanego parowania. Nie mniej istotnymi składającymi się na jakość substytutu kwestiami są: przyczepność do łożyska rany, sterylność manifestująca się w istocie nieprzepuszczalnością drobnoustrojów, brak działania prozapalnego czy kontrolowana biodegradacja. Ponadto żywy substytut skóry powinien wykazywać się ułatwianiem angiogenezy (powstawania sieci naczyń włosowatych), wytrzymałością mechaniczną i elastycznością, a także nie powodować dolegliwości bólowych, bliznowacenia tkanek czy przykurczania.

Niestety bolączką wskazanych materiałów, żywych substytutów skóry, umożliwiających przyspieszenie gojenia bądź w bardziej optymistycznym wariancie – wygojenia – w dłuższej perspektywie jest silne wrażenie, iż są to jednak wyłącznie substytuty, ponieważ nie posiadają istotnych właściwości prawdziwej skóry, czyli m.in.: umiejętności termoregulacji, wydzielania potu i łoju bądź silnego odczuwania bodźców. Ponadto nie zawierają melanocytów oraz struktur kluczowych w aspekcie prawidłowego funkcjonowania skórnego systemu immunologicznego, czyli komórek Langerhansa.

Do czego można go użyć?

Spektrum wykorzystania właściwości żywych substytutów skóry jest bardzo szerokie, jednak warto mieć świadomość, że nie we wszystkich zakresach ich skuteczność będzie na jednakowym poziomie. Powszechnie przyjmuje się, że wspomniane materiały zastępcze szerokie zastosowanie znajdują zwłaszcza w leczeniu rozległych uszkodzeń powłok skórnych, przy ograniczonych możliwościach pobrania przeszczepu autologicznego. Co istotne, nie muszą stanowić wyłącznie zamiennika, lecz mogą być również uzupełnieniem takiego autologicznego przeszczepu. Materiały zastępcze skóry dostępne na rynku są stosowane więc nie jako trwałe przeszczepy, lecz jako opatrunki aktywne biologicznie. Taki układ umożliwia bowiem osiągnięcie o wiele lepszych efektów terapeutycznych.

Środowisko, którego zainteresowania naukowe skupiają się ściśle na opisanej tematyce, jest jednak w większości zgodne, iż nie stworzono do tej pory idealnego substytutu skóry, czyli takiego, który posiadałby wszystkie jej właściwości. Choć nie jest to proste, a może nawet jest nieosiągalne, do stworzenia materiału zastępczego skóry wolnego od wad można dążyć, a do realizacji tego celu warto wykorzystywać inwentarz nowych technologii, m.in. w postaci elektrospinnigu. Zastosowanie ładunku elektrycznego pozwala bowiem uzyskać nano- i mikrowłókna, a materiały z nich zbudowane lepiej imitują strukturę skórnej macierzy pozakomórkowej. Cały czas wyzwaniem niezwykle istotnym z punktu widzenia inżynierii tkankowej pozostaje jak najpełniejsze zrozumienie charakteru dysfunkcji komórkowych i molekularnych w różnych rodzajach ran. Tylko takie działanie, połączone z pracą naukowców, pozwoli na otwarcie ścieżki wiodącej do stworzenia materiału zastępczego, który będzie spełniał wszystkie funkcje naturalnych powłok skórnych.