Ny bioskrivare ­läker kroniska sår

Öppna sår orsakar hälften av alla benamputationer och kan vara livshotande. Där­för har forskare nu tagit fram en skrivare där bläcket är patientens eg­na ­celler. Försök visar att skrivaren läker sår som tidigare varit omöjliga att försluta.

Wake Forest Institute for Regenerative Medicine (WFIRM)

Den amerikanske skådespelaren Christopher Reeve blev världsberömd på 1980-talet när han i rollen som filmhjälten Stålmannen räddade världen från otaliga skurkar, men i verkligheten kom personen bakom hjältekaraktären att utkämpa en helt annan strid.

En tragisk ridolycka 1995 ledde till att Christopher Reeve förlamades från nacken och nedåt. Han blev rullstolsburen och sängliggande dygnet runt.

Förlamningen ledde till att han utvecklade enorma trycksår på de områden av kroppen som konstant vilade mot ett underlag, eftersom trycket från kroppsvikten blockerade de små blodkärlen i huden och skapade död hudvävnad.

Den 10 oktober 2004 sade hans kropp ifrån. Bakterierna som tog sig in i kroppen genom de öppna trycksåren hade infekterat blodet och spreds till de inre organen genom blodbanorna.

Läkarna försökte bekämpa infektionen med antibiotika, men utan framgång. Till sist slutade skådespelarens hjärta att slå.

© Wikimedia Commons

Och Christopher Reeve är långtifrån ensam om att ha varit med om allvarliga konsekvenser av kroniska sår. Enligt en undersökning från den vetenskapliga tidskriften Wound Repair and Regeneration lider sju miljoner människor av varaktiga sår bara i USA.

Och hela 28 procent av patienterna dör vanligtvis inom två år på grund av sjukdomar och komplikationer som följer.

Patienter med öppna sår uppskattas dessutom utgöra så mycket som sex procent av de sammanlagda utgifterna inom sjukhusväsendet i i-länderna, vilket motsvarar en årlig omkostnad på 330 miljarder kronor.

Men tack vare forskare från Wake Forest Institute for Regenerative Medicine i USA finns det snart hjälp att få. Forskarna har nämligen utvecklat en ny bioskrivare, vilken är den första i sitt slag som kan skriva ut två lager hudceller direkt på patientens sår vid sjukhussängen.

Och tiden kan få avgörande betydelse för snabb och effektiv läkning i framtiden – i slutändan kan det bli skillnaden mellan liv och död.

Bioskrivarens munstycken förflyttar sig i systematiska banor över såret och avger två olika hudceller beroende på sårets djup.

© Mohammed Albanna et al./Nature

Kroppens försvar motar ut fiender

Huden är livsviktig för oss eftersom den som en naturlig rustning förhindrar virus, bakterier, kyla, värme och andra yttre hot från att tränga in till blodbanorna och kroppens andra organ.

Går det hål på ett eller flera av hudens lager befinner sig kroppen därför i fara. Men till skillnad från nästan alla andra organ har huden en enastående förmåga att reparera sig själv.

Reparationen inleds av immunförsvarets olika vita blodkroppar, som anländer till sårområdet genom blodbanorna på bara ett par timmar och utsöndrar ett flertal ämnen som främjar sårläkningen.

Men hos miljontals människor världen över fungerar inte hudens egen verktygslåda tillräckligt snabbt eller effektivt för att reparera ytliga sår.

Förmågan att läka sår kan försämras med åldern. Det beror bland annat på att blodtillförseln försvagas, så att huden både blir mindre slitstark och i slutändan får svårare att läka.

Sammanställningar visar att en av 100 män och kvinnor över 65 år lider av kroniska sår – det är fyra gånger fler än hos den yngre delen av befolkningen.

Men den allra största gruppen kroniska sårpatienter finns hos patienter med diabetes, som på grund av bland annat förlorad känsel och dålig cirkulation är särskilt utsatta.

Diabetes orsakar hälften av alla benamputationer

Orsakerna till kroniska sår är många och skiftande, men sjukdomen diabetes tillhör de allra största bovarna. Världen över utförs en amputation till följd av diabetes var 30:e sekund. Studier visar att öppna sår framkallade av diabetes är orsaken till mellan 50 och 70 procent av alla ben- och fotamputationer. Ett av skälen är att sjukdomen kan medföra ett inflammationstillstånd i nerverna som resulterar i hel eller delvis känselförlust, vilket i sig ökar risken för skador. En annan orsak är att diabetes ofta försämrar cirkulationen i kroppen och det hämmar sårläkningen. Den dåliga cirkulationen innebär att immunförsvarets vita blodkroppar, som bland annat stimulerar läkningen genom att utsöndra särskilda tillväxtfaktorer, långsammare tar sig fram till sårområdet.

  • Sår hos frisk person

    Immunförsvarets vita blodkroppar ankommer till sårområdet under några timmar och urskiljer särskilda ämnen, så kallade tillväxtfaktorer, som främjar läkningen.

  • Sår hos person med diabetes

    Sämre cirkulation innebär att de vita blodkropparna anländer långsammare till sårområdet och är färre till antalet. Därmed utsöndras färre tillväxtfaktorer och läkningen hämmas.

Undersökningar visar exempelvis att öppna sår framkallade av diabetes är or­saken till 50 och 70 procent av alla ben- och fotamputationer.

En stor del av amputationerna kan förhoppningsvis undvikas med hjälp av den nya bioskrivaren. Skrivaren tar så lite plats att den kan stå bredvid sjukhussängen.

Just det är viktigt, eftersom snabb behandling utan att patienterna måste flyttas från en plats till en annan är avgörande för att det inte ska uppstå infektioner och ökade mängder ärrvävnad som följd.

Skanner kartlägger såret

Den nya bioskrivaren fungerar genom att forskarna gör en 3D-skanning av hela såret med en handhållen laser. Skanningen ger en tredimensionell karta över sårets förhöjningar och fördjupningar, som forskarna kan använda för att navigera skrivarmunstyckena.

Därefter skär forskarna av en liten del av patientens friska hud och ­isolerar de så kallade horncellerna som primärt utgör hudens yttre lager, överhuden. Efter det isoleras fibroblastcellerna som primärt utgör hudens mellanlager, läderhuden.

En handhållen 3D-skanner möjliggör en exakt kartläggning av såret.

© Wake Forest Institute for Regenerative Medicine (WFIRM)

De två olika celltyperna får sedan växa och förökas i en petriskål klädd med bland annat aminosyror, vitaminer och hormoner – ett så kallat näringsmedium.

Till sist blandar forskarna cellerna med ett särskilt vattenlösligt lim, det så kallade biobläcket, som skrivs ut direkt på såret.

Forskarna från Wake Forest Institute for Regenerative Medicine försöker just nu få kliniska försök på människor godkända. Hittills har de bara testat bioskrivaren på möss och grisar – med goda resultat.

Tre veckor efter behandlingen hade såren i försöket ersatts med ett fint hud­lager, vilket är två veckor mindre än läkningstiden för traditionella hudtransplantationer.

Laser mäter såret

Med hjälp av 3D-skanningen av såret kan forskarna mäta sårets exakta djup, bredd och omfång. Måtten används till att styra munstyckenas banor över såret.

En annan fördel med bioskrivaren är att hudcellerna är patientens egna. Vid stora och svåra sår som kräver donatorhud finns det en risk att kroppens immunförsvar uppfattar den transplanterade huden som en främmande kropp och stöter bort den.

Därför måste patienter som genomgår stora hudtransplantationer ta immundämpande läkemedel. Men det behöver inte patienter som behandlas med bioskrivaren oroa sig för. Dessutom slipper de väntetiden på en eventuell donator.

Behandlingen av öppna sår leder även till utvecklingsmöjligheter inom andra områden. På Wake Forest Institute for Regenerative Medicine arbetar drygt 300 forskare just nu med att utveckla och testa bioskrivarna så att det i framtiden även kan bli möjligt att skriva ut funktionella hjärtan, njurar och andra organ direkt från skrivaren.

Patientens egna celler förvandlas till skrivarbläck

Detaljerade 3D-skanningar, skrivarbläck gjort av hudceller och munstycken som programmeras att följa sårets speciella struktur – den nya bioskrivaren kan försluta sår som tidigare krävde donatorhud, och påskynda läkningen med flera veckor.

Forskare isolerar två olika celler

Forskarna skär ut en bit av patientens friska hud och använder vävnadsprovet till att isolera de så kallade horn- och fibroblastcellerna som utgör hudens yttersta respektive mittersta lager

Hudceller badar i ­tillväxtcocktail

Sedan placeras cellerna i en petriskål tillsammans med en kraftfull tillväxtcocktail av bland annat hormoner och aminosyror som får cellerna att växa och dela sig.

Celler blandas med vattenlösligt lim

Forskarna blandar hudcellerna med ett speciellt vattenlösligt lim – en så kallad hydrogel. Hydrogelen är ett biologiskt nedbrytbart material som klistrar ihop cellerna och skapar ett slags molekylär byggnadsställning, där cellerna kan växa och föröka sig. Hydrogelen och cellerna bildar det så kallade biobläcket som hälls upp i munstyckena.

Munstycken skriver ut celler i två lager

Med hjälp av data från en detaljerad 3D-skanning av såret kan skrivarens munstycken placera biobläcket så att det exakt passar in i sårets struktur. Hudens mittersta lager, läderhuden, fylls ut med fibroblastceller, och hudens yttersta lager, överhuden fylls ut med hornceller. Cellerna stannar i hydrogelen tills de växer ihop med vävnaden runt såret.

Läs också:

Medicinsk teknik

Nytt bantningspiller blåses upp i magen

3 minuter
Cancer

Nytt filter fångar cancerceller

3 minuter
Nogle mennesker får lettere huller i tænderne end andre pga. ringere spytproduktion.
Sjukdomar

Så slipper du hål i tänderna

2 minuter
Mest populära

Logga in

Fel: Ogiltig e-postadress
Lösenord behövs
VisaDölj

Redan prenumerant? Prenumererar du redan på tidningen? Klicka här

Ny användare? Få åtkomst nu!