Sähkö parantaa haavat kolme kertaa nopeammin

Chalmersin ja saksalaisen Freiburgin yliopiston uusi tutkimus osoittaa, että sähköjännitteellä stimuloitujen viljeltyjen ihosolujen haavat paranevat kolme kertaa nopeammin. Hanke on hiljattain saanut lisärahoitusta, jotta tutkimus saadaan askeleen lähemmäksi markkinoita ja potilaiden hyödyksi. Tutkimuksessa tutkimusryhmä on keskittynyt myös haavan paranemiseen diabeetikoilla.

Krooniset haavat ovat merkittävä terveysongelma diabeetikoille ja vanhuksille, ja pahimmillaan ne voivat johtaa amputaatioon. Chalmersin teknillisen yliopiston ja saksalaisen Freiburgin yliopiston hankkeessa tutkijat ovat kehittäneet sähköisen stimulaation avulla menetelmän, joka nopeuttaa paranemisprosessia ja saa haavat paranemaan kolme kertaa nopeammin.

Useimmille ihmisille pieni haava ei aiheuta vakavia komplikaatioita, mutta on olemassa joukko yleisiä diagnooseja, jotka vaikeuttavat haavan paranemista huomattavasti. Diabetesta, selkäydinvammaa tai heikentynyttä verenkiertoa sairastavien henkilöiden haavojen paraneminen on heikentynyt. Tämä tarkoittaa lisääntynyttä infektioriskiä ja kroonisten haavojen riskiä - joilla voi lopulta olla vakavia ja akuutteja seurauksia, kuten amputaatio.

Nyt Chalmersin ja Freiburgin yliopiston tutkijaryhmä on kehittänyt menetelmän, jossa sähköstimulaation avulla nopeutetaan paranemisprosessia
– "Krooniset haavat ovat yleinen ongelma, josta ei juuri puhuta. Se, että olemme nyt löytäneet keinon, jolla haavat paranevat jopa kolme kertaa nopeammin, voi olla erittäin tärkeää esimerkiksi diabeetikoille ja vanhuksille. He voivat sairastua erittäin vakavasti, tai muuten kärsiä haavoista, jotka eivät parane", sanoo Chalmersin teknillisen yliopiston bioelektroniikan apulaisprofessori ja hankkeen tutkimusjohtaja Maria Asplund.

Sähköisesti ohjatut solut nopeuttavat paranemista
Tutkijat ovat perustaneet vanhan hypoteesin, jonka mukaan vaurioituneen ihon sähköistä stimulaatiota voidaan käyttää haavojen parantamiseen. Ajatuksena on, että ihosolut ovat sähkötaktisia, eli ne "kävelevät" sähkökentissä. Tämä tarkoittaa, että jos ihosoluja sisältävään laboratorioastiaan kohdistetaan sähkökenttä, solut lakkaavat liikkumasta satunnaisesti ja alkavat liikkua samaan suuntaan. Tutkijat ovat nyt selvittäneet, miten tätä periaatetta voidaan käyttää sähkön avulla solujen ohjaamiseen ja haavojen nopeampaan paranemiseen. Tutkijat ovat pystyneet vertailemaan pienen sirun avulla sähköllä stimuloidun tai stimuloimattoman
ihon haavan paranemista. Erot ovat selvät.

– "Olemme onnistuneet osoittamaan, että vanhaa sähköisen stimulaation hypoteesia voidaan käyttää haavojen paranemisen nopeuttamiseen. Jotta voimme tutkia tarkalleen, miten tämä tapahtuu haavoissa, olemme kehittäneet eräänlaisen biosirun, jossa olemme kasvattaneet ihosoluja, joiden annetaan muodostaa ihoa, johon sitten teemme pienen haavan. Kun stimuloimme haavaa sähköisellä jännitekentällä, pystyimme havaitsemaan, että paraneminen tapahtui kolme kertaa nopeammin kuin ihon, jonka annettiin parantua ilman sähköistä stimulaatiota", Maria Asplund sanoo.

Haavan paraneminen diabeteksessa
Tutkimuksessa tutkimusryhmä on keskittynyt myös haavan paranemiseen diabeteksessa, joka on kasvava maailmanlaajuinen terveysongelma. Maailman terveysjärjestön (WHO) ja Kansainvälisen diabetesliiton mukaan diabetesta sairastaa nykyisin jossain muodossaan joka yhdestoista aikuinen maailmassa.

- Olemme tarkastelleet diabeteshaavamalleja ja tutkineet, voisiko menetelmämme olla tehokas myös tässä tapauksessa. Huomasimme, että kun stimuloimme diabetesta soluissa, sirun haavat paranevat hyvin hitaasti. Sähköisellä stimulaatiolla voimme kuitenkin nopeuttaa paranemisprosessia niin, että diabeettiset solut vastaavat lähes terveitä ihosoluja", Maria Asplund kertoo.

Henkilökohtainen hoito on seuraava askel
Chalmersin tutkijat ovat hiljattain saaneet suuren apurahan, jonka turvin he voivat jatkaa alan tutkimustyötään – ja auttaa lopulta tuomaan haavanparannustuotteita kuluttajille markkinoille. Vastaavia tuotteita on ollut olemassa aiemminkin, mutta tarvitaan lisää perustutkimusta, jotta voidaan kehittää tehokkaita tuotteita, jotka stimuloivat riittävällä sähkökentän voimakkuudella ja yksilölle sopivalla tavalla. Tässä Maria Asplund ja hänen kollegansa tulevat mukaan:

– Tutkimme nyt, miten eri ihosolut ovat vuorovaikutuksessa stimulaation aikana, jotta pääsemme askeleen lähemmäs realistista haavaa. Haluamme kehittää konseptin, jonka avulla voimme "skannata" haavoja, jotta stimulaatio voidaan mukauttaa sen mukaan, miltä yksittäinen haava näyttää. Olemme vakuuttuneita siitä, että tämä on avain siihen, että vaikeasti paranevista haavoista kärsiviä ihmisiä voidaan tulevaisuudessa auttaa tehokkaasti", Maria Asplund sanoo.

Lisätietoja tutkimuksesta
– Tutkimus ”Bioelectronic microfluidic wound healing: a platform for investigating direct current stimulation of injured cell collectives” on julkaistu Lab on a Chip -lehdessä. Artikkelin ovat kirjoittaneet Sebastian Shaner, Anna Savelyeva, Anja Kvartuh, Nicole Jedrusik, Lukas Matter, José Leal ja Maria Asplund. Tutkijat työskentelevät Freiburgin yliopistossa Saksassa ja Chalmersin teknillisessä yliopistossa.

 – Tutkijat pystyivät tutkimuksessaan osoittamaan, että sähköjännitteellä stimuloidun keinotekoisen ihon haavan paraneminen oli kolme kertaa nopeampaa kuin ihon, jonka annettiin parantua luonnollisesti. Käytetty jännitekenttä oli matala, noin 200 mV/mm, eikä se vaikuttanut haitallisesti soluihin.

 – Tutkijoiden kehittämä menetelmä perustuu pieneen biosiruun, jossa keinoihoa voidaan kasvattaa, stimuloida sähköjännitteellä ja tutkia tehokkaasti ja hallitusti. Konsepti mahdollistaa useiden kokeiden suorittamisen rinnakkain samalla sirulla.

 – Euroopan tutkimusneuvoston (ERC) rahoittama tutkimushanke käynnistyi vuonna 2018, ja se on hiljattain saanut uutta rahoitusta, jotta tutkimus voidaan viedä markkinoille ja hyödyttää potilaita.

Lähde: Lehdistötiedote Chalmers/Lovisa Håkansson.