Polymerní rozpustné stenty z materiálu PLLA, zklamaly. Ukázalo se, že jejich nerovnoměrná degradace vede k deformacím narušujícím průtok krve, což iniciuje její srážení a potenciálně navozuje infarkt. Kredit: Pei-Jiang Wang

Cizí tělesa v organismu znamenají  vždy problém. Velmi rády po čase začnou provokovat imunitní systém do té míry, že iniciují vznik zánětlivých ložisek. Co všechno nepěkného nám naštvané bílé krvinky umí provádět o tom zde píšeme často.

Další komplikací které se u zavedených stentů obtížně řeší, jsou naše měnící se anatomické parametry. Nejhůř na tom jsou děti a mladiství. Jak dříve zmíněné dráždění imunity, tak i růst tkání navozuje situace, že to, co nám nějakou dobu bylo k dobru, začne škodit. Na překonání těchto problémů jsou velké naděje vkládány do výrobků z biologicky odbouratelných polymerů. Takovým příkladem byly rozpustné stenty vyrobené z polymeru PLLA (kyseliny poly-L-mléčné). Jejich předklinické testy na zvířatech neodhalily žádný důvod k obavám, a tak došlo k jejich masovému nasazení u lidí. Zpočátku se zdálo být vše v nejlepším pořádku. Zhruba po roce se ale začaly u některých pacientů projevovat komplikace. Po třech letech statistika vyjevila, že u takto léčených pacientů jich více než 10 procent postihl infarkt. To je dvojnásobek četnosti pozorované u pacientů se stenty kovovými. Převratná novinka vstřebatelných stentů musela být z trhu stažena.

I když se kovové stenty v tomto směru jeví být lepším řešením, ani ony nejsou bez vady. Je pravdou, že zabraňují ucpání zúžené cévy úspěšně, nicméně dlouhodobě v daném místě céva ztrácí i poslední zbytky své původní elasticity. Laicky žargonem motoristů řečeno, z cévy se stává jakási zpuchřelá duše. Odbornou hantýrkou se rizikovému fenoménu říká „metal sheath“. Když to zkrátíme, tak výhody stentů jsou nepopiratelné a zachraňují mnoho životů. Je ale celá řada důvodů, kvůli kterým je lepší stent po čase odstranit a takových případů bude narůstat, neboť použití všemožných stentů zažívá velký boom. Nejsou již jen záležitostí zúžených cév na srdci. Jsou i vnější stenty bránící protržení cévním výdutím... Také nejde jen o záležitost tepen a žil, ale i jícnu, močových cest a všude tam, kde máme v těle nějakou trubičku (ductus) hrozící ucpáním, nebo naopak rupturou.

Materiál na bázi hliníku lze v těle odstranit vystavením gallium-india. Tekutý kov prosákne do mezírek mezi zrna kovu a přivodí rychlou dezintegraci materiálu. Kredit: MIT News.

Podobně jako stenty si chirurgové oblíbili i svorky a používají je na nás od hlavy po paty. Ať už u stentů nebo svorek, kterých je potřeba se zbavit, se to často řeší opakovaným chirurgickým výkonem. I když se tak děje až když jsme v plné síle a zákrok sám o sobě organismus zatěžuje minimálně, je dost případů, kdy je „spojovací materiál“ potřeba odstranit z rizikových lokalit, do nichž není radno dloubat. V takových případech by podle vědců z MIT mělo přijít ke slovu jejich „rozpouštění kovu“. Nebo taky jen narušení jeho integrity v konkrétním místě, aby škodící „součástku“ šlo rozlomit a vyndat bez rizika poškození okolní tkáně.

Vyjímání nepotřebných kovových přípravků, nebo jejich výměna za větší či jinak tvarovaný, se často provádí v celkové anestezií. Zmíněné „rozpouštění“ by tudíž pro pacienta mělo ještě jednu výhodu. Ta souvisí s uváděním do celkové narkózy. Inhalační látky, které se k tomu používají, se mozkovým neuronům ani trochu nelíbí a hodně jich na to umírá. Neurologové takové opakované uspávání přirovnávají ke „zpití se do němoty“. Při něm nám rovněž část toho, co má myslet, odchází do věčných lovišť. Ostatně, ani alternativa narkózy v podobě spinální (epidurální) anestézie není něčím, čím je míchu radno škádlit často. Riziko přetnutí některé z potřebných nervových drah při vpichu jehly, zcela vyloučit nelze. A u případných polízanic spojených se zanesenou infekcí do míšního kanálu, rovněž není o co stát. Když to shrneme, tak jakékoliv vynechání „řízené otravy organismu za účelem řízeného bezvědomí“ je žádoucí. A v tom je předkládaná studie „rozpadajících se stentů a svorek“ inovativní a mohla by být přínosem.

Giovanni Traverso, vedoucí studie. Jeho laboratoř je v popředí lékařského zájmu kvůli poživatelným zařízením, která mohou zůstat v zažívacím traktu požadovanou dobu, uvolňovat léky podle určitého plánu, a po splnění úkolu odejít přirozeným způsobem. Kredit: Massachusetts Institute of Technology

Vědci pod vedením Giovanni Traversou se inspirovali tekutým kovem galliem, o němž je známo, že umí vyvolat v kovech křehnutí. Gallium oslabuje pevnost kovů tím, že difunduje hraničními liniemi mezi kovovými zrny (krystaly). Některé z kovů se po kontaktu s galliem začnou odlamovat a rozpadat. Tým MIT ukázal, že tento jev lze využít u kovu s různými typy struktur a že lze dosáhnout toho, aby se buďto drobily na malé kousky nebo odlamovaly v předem zvolených liniích. Pro začátek se vědci z Massachusetts rozhodli použít snadno opracovatelný hliník. O něm je známo, že po vystavení působení gallia je ke křehnutí rovněž náchylný. Gallium také zabraňuje hliníku ve vytváření ochranné oxidové vrstvy na povrchu. To zvyšuje vystavení kovu tělní tekutině, což jeho degradaci ještě umocňuje.

Vědci demonstrovali jimi navrženou techniku na zařízení ve tvaru hvězdy s rameny připojenými k centrálnímu elastomeru dutou hliníkovou trubicí. Jde o tvar, který v zažívacím traktu může přebývat a vyčkávat, případně dávkovat různé druhy léků. Pokus na zvířatech ukázal, že zařízení lze odstranit aplikací gallia-india a bez následků.

Fotografie jednoho z prototypů lékařského zařízení, které lze na pokyn ze zažívacího traktu odstranit. Kredit: Massachusetts Institute of Technology

Výhodou je, že lze vytvořit jak mikro, tak nanočástice gallia-india a že je lze suspendovat v tekutině. I pouhý kontakt s takto ke kovu dopravenými nanočásticemi, jeho strukturu naruší a přivodí rozpad. Hliníková „součástka" se po takovém styku rozpadne během několika minut. Z odborných diskusí vyplývá, že to je předzvěst dopravy spouštěcího agens pomocí tenké kapiláry i do míst, která nemají přirozený „odtok“ a odkud by odsátí detritu bylo snazší a k pacientovi šetrnější, než kdyby se kovové pomůcky páčily ven pomocí dilatátorů, retraktorů, peánů,...

Na kožních sponkách z hliníku vědci předvedli, jak je jejich odstraňování jednoduché. Stačí je tekutinou potřít, což je šetrné a v porovnání s klasickým způsobem to napáchá na tkáni méně škod. Nejde ale jen o hliník. Vědci již mají navržen stent z nitinolu (slitina niklu a titanu). To je materiál, který se již používá na implantace do jícnu. Stent z této slitiny nyní vědci vylepšili aby se po splnění úkolu dal snadno rozložit a odstranit galliem-indiem bez toho, aby pacient trpěl. I když na rozpouštění stentů na cévách ještě nedošlo, mají vědci v plánu úpravu dalších, nyní v chirurgii používaných kovů a slitin, aby je bylo  možno odstraňovat na pokyn.

To, na co je stávající studie skoupá, je odpověď na otázku - jak se tělo popasuje se zbytky z rozpadlých svorek a jiného „šroubení“. Je s podivem, že vědci v tom velký problém nespatřují. Pokud jde o toxicitu spouštěcího mechanismu (tekutého gallia-india), tak si pokusem na hlodavcích ověřili, že substance není toxická a to ani při vysokých dávkách. Je tedy velmi pravděpodobné, že se s materiály rozpadajícími se „na povel“, brzo setkáme i v klinické praxi. K tomu také mají směřovat další plánované pokusy.

Na obrázky z pokusů se žel vztahuje copyright, ale na některé, včetně dvou videí, se můžete podívat zde po rozkliknutí odkazu na řádku „Supporting Information“.

Literatura

Vivian Feig et al, Actively‐Triggerable Metals via Liquid Metal Embrittlement for Biomedical Applications, Advanced Materials (2022). DOI: 10.1002/adma.202208227

Hao Ding, et al.: Analysis of Vascular Mechanical Characteristics after Coronary Degradable Stent Implantation. Biomed Res Int. 2019, doi: 10.1155/2019/8265374