نجح باحثون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في ابتكار خيوط جراحية قابلة للذوبان يمكن تحميلها بأجهزة استشعار جزيئية أو أدوية حسب الاحتياج.

يهدف الابتكار إلى تسريع الشفاء بعد العمليات الجراحية أو رصد أي تسريب أو أخطاء في موضع الجراحة، بحسب ما نشره موقع “New Atlas” نقلًا عن دورية Matter.

اليونان القديمة

وفقًا للجراح الإغريقي غالينوس من بيرغامون في اليونان القديمة، عندما تعرض المصارعون لإصابة قطع الأوتار، استخدم المسعفون خيوطًا مصنوعة من الحرير وأمعاء الخراف أو الخيول لعلاج. يتم إطلاق مسمى “كات غت” على الخيوط والألياف الجراحية، التي كان يتم تصنيعها من أمعاء الحيوانات، على الرغم من أن بعضها لا علاقة لها بأجزاء سلالات الحيوانات الداخلية.

أمعاء القطط أو الماشية

وتعود التسمية إلى أمعاء القطط أو قطعان الماشية، أي “كات غت” نسبة إلى القطط cats بالإنجليزية أو للماشية اختصارًا لـcattle. ولا يزال يتم استخدام نسخة من خيوط الجراحة القطنية حتى اليوم في بعض العمليات الجراحية، خاصة في الحالات التي لا يمكن فيها إزالة الغرز بسهولة، حيث تتحلل الخيوط الجراحية بشكل طبيعي في حوالي 90 يومًا.

جزيئات حيوية وهيدروجل

في محاولة لتوسيع نطاق استخدام الخيوط الجراحية القابلة للذوبان حيويًا، أخذ الباحثون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا أنسجة الخنازير واستخدموا عملية قائمة على المنظفات لغسلها والتخلص من الخلايا، للحصول على ألياف مصنوعة في الغالب من الكولاجين والجزيئات الحيوية الأخرى. ثم تم تغليف الألياف، التي أطلقوا عليها اسم”De-gut”، في هيدروجيل قبل دمجها في جزيئات مختلفة في الهلام للمساعدة في التئام الجروح والاستشعار.

طلاء هلامي

قال جيوفاني ترافيرسو، كبير باحثي الدراسة وأستاذ الهندسة الميكانيكية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وأخصائي أمراض الجهاز الهضمي في مستشفى بريغهام أند وومنز: تم التوصل إلى إنتاج “خيط [جراحي] قابل للتحلل الحيوي بعد تعديله بطبقة هيدروجيل قادرة على أن تكون خزانًا لأجهزة استشعار الالتهاب، أو لعقاقير مثل الأجسام المضادة وحيدة النسيلة لعلاج الالتهاب”، مضيفًا أنه “من اللافت للنظر أن [الخيوط المبتكرة] لديها أيضًا القدرة على الاحتفاظ بالخلايا القابلة للحياة لفترة طويلة.”

اكتشاف الالتهابات

بالنسبة لبحوث الاستشعار، وضع ترافيرسو وفريقه البحثي جزيئات دقيقة مغلفة بالببتيد في الهيدروجيل. تم إطلاق الببتيدات عند وجود إنزيمات مرتبطة بالالتهاب. بمجرد إطلاقها، يمكن اكتشاف الببتيدات في البول، لذلك يمكن أن يجدها تحليل بسيط للبول وتنبيه الأطباء إلى وجود التهاب في موضع خياطة الجرح داخل الجسم.

ضخ موضعي للدواء

ولتوصيل الأدوية، نجح الباحثون في دمج المواد المستخدمة في علاج مرض التهاب الأمعاء في الهيدروجيل. تم تعبئة كل من الأجسام المضادة وحيدة النسيلة والستيرويدات في بوليمرات تستخدم للتحكم في معدل إطلاق الأدوية، ثم يتم حملها في الهيدروجيل على سطح الخيط. ويقول الباحثون إنه يمكن تضمين أدوية أخرى أيضًا، بما في ذلك المضادات الحيوية أو أدوية العلاج الكيميائي.

توصيل خلايا جذعية

قام الباحثون باستخدام الخيوط الجراحية لتوصيل الخلايا الجذعية، التي تم تصميمها للتعبير عن علامات الفلورسنت، ومن خلال تتبع الخلايا المتوهجة، اكتشفوا أنها ظلت قابلة للحياة على سطح الخيط داخل أجسام فئران المختبر لمدة سبعة أيام على الأقل. كانت الخلايا الجذعية قادرة أيضًا على إنتاج مادة تُعرف باسم عامل النمو البطاني الوعائيVEGF ، والتي تحفز إنتاج خلايا الدم الجديدة التي يمكن أن تساعد في تسريع الشفاء في مواقع العمليات الجراحية داخل الجسم.

مصدر الالهام

استوحى الفريق البحثي الفكرة في بداية الأمر بعد العثور على خيوط جراحية يمكن أن تعمل بشكل جيد لمرضى داء كرون، وهو مرض معوي التهابي يمكن أن يؤدي في الحالات الشديدة إلى إزالة أجزاء من أمعاء المرضى. وأعرب الباحثون عن أملهم في أن تقود نتائج الدراسة إلى استخدام الخيوط الجراحية المبتكرة في مجموعة متنوعة من العمليات الجراحية.