Eπέμβαση στην Kοιλιά: Ερευνητές του Τεχνολογικού Ινστιτούτου ETH της Ζυρίχης και της Εμπορικής Βιομηχανίας ανέπτυξαν ένα επίθεμα με λειτουργία αισθητήρα. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη σφράγιση πληγών στην κοιλιά μετά από χειρουργική επέμβαση. Το πολυμερές έμπλαστρο προειδοποιεί πριν από την εμφάνιση επικίνδυνων διαρροών σε ράμματα στο γαστρεντερικό σύστημα.
Μετά από χειρουργική επέμβαση στο στομάχι ή στο έντερο, αποτελούν μια τρομακτική επιπλοκή: διαρροές στα ράμματα όπου το περιεχόμενο του πεπτικού συστήματος μπορεί να γλιστρήσει στην κοιλιά. “Ακόμη και σήμερα, τέτοιες διαρροές αποτελούν μια απειλητική για τη ζωή επιπλοκή”, εξηγεί η Inge Herrmann, καθηγήτρια Νανοσωματικών Συστημάτων στο Πανεπιστήμιο ETH της Ζυρίχης και ερευνήτρια στην εταιρεία Empa στο St. Gallen. Η ιδέα της σφράγισης του συρραμμένου ιστού στην κοιλιακή κοιλότητα με ένα επίθεμα έχει ήδη φτάσει στα χειρουργεία. Αλλά τα χρησιμοποιούμενα επιθέματα, τα οποία είναι κατασκευασμένα από υλικό που περιέχει πρωτεΐνες, διαλύονται πολύ γρήγορα όταν έρχονται σε επαφή με τους πεπτικούς χυμούς. Ως εκ τούτου, οι ερευνητές της ομάδας της Herrmann ένωσαν τις δυνάμεις τους με τον Andrea Schlegel, χειρουργό στο Πανεπιστημιακό Νοσοκομείο της Ζυρίχης, για να αναζητήσουν νέες λύσεις. Τα τελευταία χρόνια, οι επιστήμονες ανέπτυξαν ένα γύψο από πολυμερή που σχηματίζουν υδρογέλη, δηλαδή που μπορούν να απορροφήσουν υγρά. Τα πολυμερή διασυνδέονται με τον εντερικό ιστό και σφραγίζουν την πληγή. Με αυτόν τον τρόπο, το επίθεμα εμποδίζει τους όξινους πεπτικούς χυμούς και τα φορτωμένα με μικρόβια υπολείμματα τροφής να διαφύγουν από τον πεπτικό σωλήνα και να προκαλέσουν περιτονίτιδα ή ακόμη και απειλητική για τη ζωή αιματολογική δηλητηρίαση. Χάρη στο επίθεμα αισθητήρα, μπορεί να χρησιμοποιηθεί υπερηχογράφημα ή τομογραφία υπολογιστή για να ανιχνευθεί αν η πληγή έχει διαρροή ή όχι. Ο αισθητήρας αντιδρά σε οξέα και ένζυμα
Τώρα οι ερευνητές προχώρησαν ένα βήμα παραπέρα: “Οι χειρουργοί μάς είπαν ότι παρακολουθούν στενά το χειρουργικό πεδίο ακόμη και κατά τη διάρκεια των πιο περίπλοκων επεμβάσεων – αλλά μόλις κλείσει η κοιλιακή κοιλότητα, είναι “τυφλοί” και μπορεί να μην παρατηρήσουν τις διαρροές μέχρι να είναι πολύ αργά”, λέει ο Alexandre Anthis, μεταδιδακτορικός ερευνητής στην ομάδα της Herrmann και συν-αναπτύκτης του επιθέματος. Οι ερευνητές εξόπλισαν λοιπόν το επίθεμά τους με μη ηλεκτρονικούς αισθητήρες που δείχνουν ήδη πριν από τη διαρροή πεπτικών υγρών στην κοιλιακή κοιλότητα. Οι αισθητήρες είναι πρωτεϊνικές δομές ή άλατα που ενσωματώνονται στο επίθεμα και αντιδρούν είτε στις αλλαγές του pH που προκαλούνται από το γαστρικό οξύ που διαφεύγει είτε σε ορισμένα ένζυμα που υπάρχουν στο έντερο. Όταν τα στοιχεία των αισθητήρων έρχονται σε επαφή με πεπτικά υγρά, η δομή τους αλλάζει, κάτι που οι γιατροί μπορούν να ανιχνεύσουν από το εξωτερικό του σώματος, χρησιμοποιώντας βιοϊατρική απεικόνιση.
Εντυπωσιακό σχήμα
Όπως αναφέρουν οι ερευνητές στο τελευταίο τεύχος του περιοδικού προηγμένης επιστήμης, κατάφεραν να εξοπλίσουν τα στοιχεία αισθητήρων με τέτοιο τρόπο ώστε η αντίδρασή τους να μπορεί να ανιχνευθεί και με αξονική τομογραφία (CT). Αυτό κατέστη εφικτό διότι, χάρη σε έναν συνδυασμό αντιδραστικών αλάτων και αδιάλυτου οξειδίου του τανταλίου, οι επιστήμονες κατάφεραν να διαμορφώσουν τα στοιχεία του αισθητήρα με τρόπο που να είναι ευδιάκριτα στην υπολογιστική αξονική τομογραφία. “Σε επαφή με πεπτικό υγρό, για παράδειγμα, ο αισθητήρας αλλάζει το σχήμα του από μια γεμάτη στρογγυλή περιοχή σε δακτύλιο”, λέει ο Benjamin Suter, διδακτορικός φοιτητής στην ομάδα της Herrmann και πρώτος συγγραφέας της τελευταίας μελέτης. Οι ερευνητές είχαν ήδη αναπτύξει τα στοιχεία του αισθητήρα σε μια εργασία που δημοσιεύθηκε πέρυσι, τότε ακόμη χωρίς λειτουργία αλλαγής σχήματος. Επιπλέον, εκείνη την εποχή δεν ήταν ακόμη δυνατή η ανίχνευση της δομικής αλλαγής στον γύψο μετά από μια αντίδραση του αισθητήρα με αξονική τομογραφία, αλλά μόνο με απεικόνιση με υπερήχους. Τώρα η αλλαγή μπορεί να γίνει αντιληπτή και με τις δύο τεχνικές απεικόνισης. “Στο μέλλον, ένας αισθητήρας του οποίου το σχήμα ξεχωρίζει σαφώς από τις ανατομικές δομές στις εικόνες αξονικής τομογραφίας και υπερήχων, θα μπορούσε να μειώσει την ασάφεια της επικείμενης διάγνωσης διαρροών”, εξηγεί η Herrmann. Το εντερικό επίθεμα θα μπορούσε έτσι όχι μόνο να μειώσει τον κίνδυνο επιπλοκών μετά από κοιλιακή χειρουργική επέμβαση, αλλά και να συντομεύσει τη διάρκεια παραμονής στο νοσοκομείο και να εξοικονομήσει δαπάνες υγειονομικής περίθαλψης. “Το έργο του εντερικού επιθέματος προσελκύει ήδη μεγάλο ενδιαφέρον από τον ιατρικό κόσμο”, λέει η καθηγήτρια του ETH. Τώρα είναι σημαντικό να προωθηθεί η εφαρμογή της κλινικά σχετικής καινοτομίας στην πράξη.
