Łuźniak, Konrad

Polish

Lodz University of Technology Repository

A R T Y K U Ł YEliksir nr 228WstępW XXI wieku jednym z większych socjalno-ekonomicz-nych problemów, z jakimi przyszło się zmagać ludzkości, jest zespół chorób zwany cukrzycą. Problem ten jest tak poważny, iż możemy mówić o zjawisku swoistej, światowej epidemii. Jak donosi raport Międzynarodowej Federacji Diabetologicznej (IDF) w 2014 roku odnotowano 387 milio-nów przypadków zachorowań na cukrzycę. Szacuje się, że liczba zachorowań w 2035 roku znacząco wzrośnie i będzie wynosiła 587 milionów [1].Cukrzycę (ang. Diabetes mellitus – DM) zdefiniować można jako zespół zaburzeń metabolicznych prowadzą-cych do wystąpienia hiperglikemii, czyli podwyższonego stężenia glukozy we krwi. Wyróżnić można kilka typów tego schorzenia: a) Typ I (insulinozależna) – charakteryzuje się utratą zdolno-ści produkcji insuliny przez komórki β wysp trzustkowych. Osoba chora do końca życia zmuszona jest przyjmować insulinę ze źródeł zewnętrznych (syntetyczny odpowied-nik hormonu). Ten typ schorzenia, nieleczony doprowa-dza do śmierci chorego. b) Typ II (insulinoniezależna) – charakteryzuje się nieefek-tywnym działaniem insuliny. Organizm jest w stanie produkować hormon, ale jego odpowiedź jest nieodpo-wiednia lub niewystarczająca. c) Cukrzyca ciążowa występująca u zdrowych dotąd kobiet w okresie ciąży, u których stwierdzono podwyższony poziom glukozy we krwi. Choroba ta ma niekorzystny wpływ na rozwój płodu [1].Długofalowe podwyższone stężenie glukozy we krwi prowadzić może do szeregu komplikacji. Najczęstszymi powikłaniami cukrzycy są: retinopatia, neuropatia, nefro-patia, zaburzenia krzepnięcia krwi, ślepota jak również najbardziej bolesne i uciążliwe z nich czyli zespół stopy cukrzycowej [2].Zespół stopy cukrzycowejZespół stopy cukrzycowej (ang. Diabetic Foot Ulcer – DFU) to owrzodzenie wywołane infekcją i/lub uszkodzenie głębokich tkanek w obrębie kończyn dolnych. Głównymi czynnikami patogenetycznymi DFU są: neuropatia cukrzy-cowa (uszkodzenie układu nerwowego), urazy mechaniczne oraz angiopatia (niedokrwienie związane z degradacją istniejących już naczyń krwionośnych oraz zaburzenie w tworzeniu nowych). Problem niedokrwienia tkanek jest czynnikiem determinującym wydłużony czas gojenia się owrzodzonej rany [3].W procesie gojenia się tkanek niezwykle istotną rolę odgrywa angiogeneza czyli proces tworzenie nowych naczyń krwionośnych. Proces ten jest skomplikowany i składa się z kilku etapów. Sterowany jest poprzez czynniki wywołują-ce lub też hamujące neowaskularyzję. Do najważniejszych z nich zaliczyć możemy: naczyniowo–śródbłonkowy czynnik wzrostu (VEGF) oraz czynniki wzrostu fibroblastów (FGF) [4].Badania statystyczne prowadzone przez IDF pokazują, że u około 20% pacjentów borykających się z zespołem stopy cukrzycowej konieczne jest przeprowadzenie amputacji kończyny w celu zahamowania dalszego rozprzestrzeniania się infekcji [1,3].Rodzaje opatrunków w leczeniu zespołu stopy cukrzycowej Pierwsze opatrunki miały jedynie za zadanie chronić ranę przed czynnikami zewnętrznymi. Od współczesnych opatrunków oczekuje się znacznie więcej. Odkrycie tak zwanego „mokrego” opatrunku zrewolucjonizowało prze-mysł medyczny. Dowiedziono, iż opatrunek ten przyczynia się do szybszego i efektywniejszego gojenia się rany. Dobór odpowiedniego opatrunku do konkretnego rodzaju rany jest niezwykle istotnym procesem leczenia. Wyróżnić możemy co najmniej cztery rodzaje opatrunków stosowanych w le-czeniu zespołu stopy cukrzycowej [5]:Konrad Łuźniakkonrad.luzniak@gmail.comMiędzyresortowy Instytut Techniki Radiacyjnej, Wydział Chemiczny, Politechnika ŁódzkaCukrzyca – choroba cywilizacyjna XXI wieku. Opatrunki polimerowe w leczeniu zespołu stopy cukrzycowejA R T Y K U Ł YEliksir nr 2 29Hydrokolidy – wilgotne opatrunki składające się najczę-ściej z warstwy podłoża (półprzepuszczalna folia, pianka, włóknina poliestrowa) oraz warstwy hydrofilowo/kolo-idalnej mogącej zawierać żele wykonane np. z kolagenu, żelatyny czy polisacharydów. Opatrunek taki w momencie kontaktu z wysiękiem z rany absorbuje płyn tworząc wil-gotne środowisko. Opatrunki te są półprzepuszczalne dla wody i tlenu. Stosowanie tego rodzaju opatrunku zostało zakwestionowane przez środowisko medyczne, ponieważ dla silnie zainfekowanych ran istniało ryzyko wystąpienia niedotlenienia rany. Przykładem opatrunku hydrokoloido-wego wytwarzanego na skalę przemysłową jest Granu-Derm™ (alginianowa warstwa hydrokoloidowa z warstwą poliuretanową) [5,6].Hydrożele – opatrunki te są najczęściej stosowane w celu utrzymania wysokiej wilgotności środowiska rany. Hydrożele to trójwymiarowe sieci polimerowe, których wolne prze-strzenie wypełnione są poprzez wodę. W składzie opatrunku może znajdować się jeden lub wiele różnych polimerów [7]. Hydrożele zdolne są zabsorbować znaczne ilości wody, wielokrotnie większe od ich suchej masy. Żele usieciowane kowalencyjnie lub niekowalencyjnie wykazywać mogą różne stopnie spęczenia. Tak samo, jak w przypadku opatrunków hydrokoloidowych, hydrożele zdolne są do promowania autolitycznych procesów oczyszczania z tkanki martwej, jak również są bardziej skuteczne w procesie osuszania rany z wysięków. Niekorzystne jest stosowanie tych opatrunków w ranach z dużą ilością wysięków. Prowadzić to może do maceracji (łac. maceratio – rozmoczenie) tkanek, a co za tym idzie do problemów w procesie gojenia. Opatrunek hydrożelowy ma unikalną właściwość, może być usuwany i nakładany na ranę bez ingerencji w jej strukturę. Dzięki częstej zmianie opatrunku wyeliminować można problem maceracji tkanek. Opatrunki te są: elastyczne, biozgodne oraz przepuszczalne dla wody i tlenu. Przykładem opatrunku hydrożelowego wytwarzanego na skalę przemysłową jest AQUA-GEL® (kompozycja wodnych roztworów polimerów naturalnych i syntetycznych poddanych działaniu promie-niowania jonizującego) [5,8].Pianki – opatrunki o strukturze pianki zostały opracowa-ne do zastosowań przy ranach potrzebujących średniego lub zwiększonego osuszenia. Ich zdolność do osuszania rany jest zależna od właściwości konkretnego materiału polimerowego oraz grubości pianki. Opatrunki te są bardzo chłonne, wykazują właściwości ochronne i amortyzujące. Przykładem komercyjnie wytwarzanego opatrunki typu pianka jest produkt kryjący się pod handlową nazwą Du-oDERM® CGF® (pianka wykonana z poliuretanu) [5,6].Folie – opatrunki tego typu są zwykle trwałe, przezro-czyste, łatwe w użyciu, przylegające do rany, tanie, jak również częściowo przepuszczalne dla tlenu i pary wod-nej. Główną wadą tego typu opatrunków jest to, że mogą być stosowane tylko do ran z niewielką ilością wysięków. Stosowane są najczęściej w połączeniu z innymi typami opatrunków. Przykładem takiego połączenia jest produkt o nazwie: Biatain Ibu Foam Dressing Nonadhesive. Składa się on z poliuretanowej foli jak również z poliuretanowej pianki, polietylenu i ibuprofenu [5,9].Polimery stosowane w opatrunkach leczących DFUEfektywność gojenia się ran zależy od kilku czynników, takich jak: rodzaj rany, stopień uszkodzenia tkanek głębo-kich, uwarunkowania pacjenta, a także efekt terapeutyczny (kontrola wilgotności rany, zdolność do pochłanianie wysię-ków oraz możliwość dostarczania substancji leczniczych). Istnieje wiele materiałów polimerowych, z których można wykonywać opatrunki do leczenia DFU. Do pierwszej grupy zaliczyć możemy polimery naturalne takie jak chitozan, kolagen, alginiany, kwas hialuronowy (HA), fibryny, elastyny oraz dekstran. Natomiast na szcze-gólną uwagę zasługują:Chityna jest jednym z najliczniej występujących polisa-charydów w przyrodzie. Znaleźć ją można między innymi w egzoszkielecie stawonogów, skorupiaków, mięczaków, a nawet w ścianach komórkowych pewnych grzybów. Po-zyskanie tego polisacharydu nie wymaga dużych nakładów finansowych. Chityna podczas procesu termochemicznej deacetylacji w środowisku zasadowym przekształcana jest w chitozan. Właściwości chemiczne, fizyczne i biologiczne chitozanu zależą od stopnia deacetylacji, jak również od ciężaru cząsteczkowego. Chitozan jest polimerem biode-gradowalnym, biokompatybilnym, nietoksycznym, anty-bakteryjnym, jak również wykazuje właściwości ściągające. Chitozan i jego pochodne zwiększają krzepnięcie krwi, przez co przyspieszają proces gojenia się ran [5,10].Kwas hialuronowy jest naturalnym polisacharydem będącym głównym składnikiem macierzy zewnątrzkomór-kowej (ECM). Kwas hialuronowy zbudowany jest z naprze-miennie występujących merów kwasu D–glukuronowego i N–acetylo–D–glukozaminy połączonych wiązaniami β(1→4) i β(1→3) glikozydowymi. HA jest zwykle pozyskiwa-ny z pępowiny, płynu stawowego oraz z grzebieni kogutów. Właściwości tego polisacharydu silnie zależą od ciężaru cząsteczkowego. Kwas hialuronowy jest odpowiednim ma-teriałem na opatrunki, ponieważ cechuje się biokompatybil-nością, antyalergicznością, a co najważniejsze przyczynia się A R T Y K U Ł YEliksir nr 230do migracji i różnicowania się komórek nabłonka inicjując angiogenezę [5].Dekstran składa się z reszt D–glukozy połączonych wiązaniami α–1,6 glikozydowymi o różnym stopniu rozga-łęzienia. Dekstran jest hydrofilowy, dobrze rozpuszczalny w wodzie, obojętny w układach biologicznych i łatwo funk-cjonalizowalny dzięki występowaniu w swojej strukturze reaktywnych grup hydroksylowych. Dekstran jest dostępny w szerokim zakresie mas cząsteczkowych. Jest polimerem biodegradowalnym, biokompatybilnym, odpornym na ad-sorpcję białek i nie wpływa na żywotność komórek. Dlatego też jest dobrym polimerem do zastosowań medycznych. Wykorzystywany jest do regeneracji ubytków kości, skóry i tkanki podskórnej, a także w systemach dostarczania leków. Dekstran wykazuje właściwości angiogenne [5,11].Do drugiej grupy materiałów polimerowych, z których można syntetyzować opatrunki do leczenia zespołu stopy cukrzycowej, należą polimery syntetyczne takie jak: po-li(alkohol winylowy) (PVA), poli(glikol etylenowy) (PEG), poli(N – winylo pirolidon) (PVP), poliuretan (PU), poliestry (PLA – poli(kwas mlekowy), PCL – polikaprolakton). Ze względu na swoje właściwości najpowszechniej stosowa-nymi polimerami są:Poli(alkohol winylowy) jest hydrofilowym, nietoksycz-nym, niekancerogennym, biokompatybilnym polimerem uzyskanym na drodze hydrolizy octanu winylu. PVA znalazł szerokie stosowane w inżynierii tkankowej i w systemach dostarczania leków. Z polimeru tego można formować włókna, tkaniny, gąbki i folie. Wykazują one dobrą odpor-ność chemiczną i enzymatyczną, jak również dobrą prze-puszczalność tlenu. Opatrunki wykonane z PVA wykazują niekorzystne właściwości mechaniczne (niską wytrzymałość i elastyczność, a także stosunkowo niską trwałość termicz-ną). Właściwości te można poprawić poprzez zmieszanie PVA z innymi polimerami np. naturalnymi lub też poddać go procesowi chemicznego lub fizycznego sieciowania [5,12].Poli(glikol etylenowy) – hydrofilowy, biokompatybilny, giętki, nietoksyczny i nieimmunogenny polimer, odporny na adsorpcję białek. PEG może być syntetyzowany metodą anionowej lub kationowej polimeryzacji tlenku etylenu. Poli(glikol etylenowy) wykazuje podobne korzystne i nie-korzystne właściwości jak PVA. Zmieszanie PEG z innymi polimerami skutkuje otrzymaniem opatrunku o lepszych właściwościach użytkowych [5].Poli(N – winylopirolidon) jest polimerem hydro-filowym i biokampatybilnym tak samo jak opisane wcześniej PVA i PEG. Znalazł on szerokie zastosowanie w przemyśle biomedycznym, farmaceutycznym i kosme-tycznym. Opatrunki hydrożelowe wytworzone na bazie PVP cechuje duży stopień pochłaniania wysięków z rany oraz dobra przepuszczalność tlenu. Po zmieszaniu PVP z innymi polimerami takimi jak PEG czy agar i poddaniu takiej mieszaniny sieciowaniu, uzyskać można materiał o bardzo dobrych właściwościach użytkowych (wyso-ka wytrzymałość, elastyczność i stabilność termiczna). Proces wytwarzania opatrunków hydrożelowych na bazie PVP jest łatwy i stosunkowo niedrogi. Radiacyjną meto-dę wytwarzania hydrożeli, stosowaną z powodzeniem w przemyśle, opracowano w zespole Chemii Radiacyjnej Stosowanej Politechniki Łódzkiej pod kierownictwem prof. dr hab. inż. Janusza M. Rosiaka. Ogromną zaletą tej metody jest brak stosowania dodatkowych środków sieciujących mogących mieć niekorzystny wpływ na proces gojenia się rany. Metoda ta pozwala nie tylko wytworzyć, ale również wysterylizować opatrunek podczas jednego procesu [8].Opatrunki stosowane w leczeniu trudno gojących się ran mogą zostać modyfikowanie poprzez dodanie substancji leczniczej do opatrunku. Materiał taki będzie nie tylko wspomagał leczenie dzięki właściwościom materiału z ja-kiego jest wykonany, ale również dzięki obecności środków farmakologicznych będzie biologicznie aktywny. U osób cierpiących na zespół stopy cukrzycowej stwierdzono obniżony poziom czynników wzrostu takich jak VEGF czy FGF [13]. Ciekawą koncepcją stosowaną już w przemyśle jest uwalnianie substancji biologicznie aktywnych np. z opatrunku hydrożelowego. Opatrunek hydrożelowy może być doskonałym i łatwym sposobem na dostarczanie leku bezpośrednio w miejsce trudno gojącej się rany zespołu stopy cukrzycowej.PodsumowanieZespół stopy cukrzycowej jest powikłaniem choroby zagrażającej z roku na rok coraz większej grupie ludzi. Powikłanie to z powodu rozległego zakażenia prowadzić może do amputacji kończyny, a co gorsza w ekstremalnych przypadkach do śmierci chorego. Dlatego też konieczny jest rozwój nowych, lepszych i bardziej efektywnie działających opatrunków wykonanych na bazie polimerów. Literatura[1] IDF Diabetes Atlas (6th ed.) (2013).[2] Korzon-Burakowska A., 2008, „Zespół stopy cukrzycowej – pa-togeneza i praktyczne aspekty postępowania”, Forum Medycyny Rodzinnej, tom 2, nr 3, 234-241.[3] Strojek K., Fabian W., Koziarska-Rościszewska M., Szymczyk I., „Cukrzyca. Praktyka lekarza rodzinnego”, PZWL, 2008.[4] Siebert J., Reiwer-Gostomska M., 2009 „Rola czynników wzrostu w powstawaniu powikłań cukrzycy”, Kardiol Pol; 67: 62-64.A R T Y K U Ł YEliksir nr 2 31[5] Moura Liane I.F. at al., 2013, „Recent advances on the deve-lopment of wound dressings for diabetic foot ulcer treatment – A re-view” Acta Biomaterialia 9,7093-7114.[6] Hilton J.R., Williams D.T., Beuker B., Miller D.R., Harding K.G., 2004, “Wound dressings in diabetic foot disease”, Clin Infect Dis,39(Suppl. 2): S100–103.[7] Rosiak J., 1994, “Radiation formation of hydrogels for drug delivery”, J. Controlled Release, 31, 9-19 [8] Rosiak J.M. and Yoshii F., 1999, „Hydrogels and their medical applications”, Nucl.Instr. and Meth., B, 151(1-4), 56-64.[9] Fonder M.A., Lazarus G.S., Cowan D.A., Aronson-Cook B., Kohli R., Mamelak A.J., 2008, „Treating the chronic wound: a prac-tical approach to the care of nonhealing wounds and wound care dressings”, J Am Acad Dermatol; 58:185–206.[10] Huang S., Fu X., 2009, “Naturally derived materials – based cell and drug delivery systems in skin regeneration”, J Control Re-lease; 142:149–59.[11] Sun G., Zhang X., Shen Y., Sebastian R., Dickinson L.E., Fox--Talbot K., et al., 2011, “Dextran hydrogel scaffolds enhance angio-genic responses and promote complete skin regeneration during burn wound healing” PNAS, 108:20976-20981.[12] Hwang M.R., Kim J.O., Lee J.H., Kim Y.I., Kim J.H., Chang S.W., et al., 2010, “Gentamicinloaded wound dressing with polyvinyl alcohol/dextran hydrogel: gel characterization and in vivo healing evaluation”, AAPS PharmSciTech; 11:1092-1103.[13] Kulwas A. et al., 2015, “Circulating endothelial progenitor cells and angiogenic factors in diabetes complicated diabetic foot and without foot complications”, Journal of Diabetes and Its Com-plications, 29, 686–690.lNiesteroidowe leki przeciwzapalne (NLPZ) należą do największej i najbardziej popularnej grupy leków o działaniu przeciwbólowym, przeciwgorączkowym i przeciwzapal-nym [1]. Termin ten (niesteroidowe leki przeciwzapalne) pierwszy raz został użyty przez Withehausa w 1960 roku, podczas Międzynarodowego Kongresu Endokrynologii w Kopenhadze [2]. Jednakże naturalne preparaty o działaniu kojącym były stosowane od bardzo dawna. Już ponad 2500 lat temu leczono pacjentów roślinami zawierającymi w swo-im składzie naturalne źródło salicylanów. Hipokrates zalecał stosowanie ekstraktu z kory wierzby w celu złagodzenia bólu porodu i obniżenia gorączki. Jako środek przeciwbólowy i przeciwgorączkowy stosowano również wywar z suszo-nych liści mitru czy wyciąg z topoli. Erę syntetycznych niesteroidowych leków przeciwzapalnych zapoczątkowało otrzymanie przez Kolbe kwasu salicylowego w 1859 roku [3, 4]. Masowa produkcja tego leku rozpoczęła się w 1860 roku. Jednak ze względu na toksyczność (drażniące błonę śluzową żołądka) oraz niedobry smak nie stosowanego go zbyt chętnie. Zsyntezowanie pochodnej kwasu salicylowego (kwas acetylosalicylowy) przez Feliksa Hofmana w 1897 roku zapoczątkowało poszukiwanie leków o silniejszym działaniu i mniejszej toksyczności [5, 6]. Prawdziwy przełom nastąpił w latach dziewięćdziesiątych XX wieku, kiedy to John Vane odkrył mechanizm działania NLPZ, wydarzenie to zbiegło się z odkryciem dwóch izoform cyklooksygenazy (COX-1, COX-2) przez Simmondsa [4]. Zgodnie z zaleceniami Światowej Organizacji Zdrowia (WHO) dotyczącej terapii bólowej, niesteroidowe leki prze-ciwzapalne są podstawowymi lekami zalecanymi w terapii bólu umiarkowanego i łagodnego. W przypadku bólów przewlekłych NLPZ znajdują się na pierwszym miejscu tzw. „drabiny analgetycznej” tj. schematu podawania leków w celu zmniejszenia bólu [3]. Ostatnie doniesienia wska-zują, że NLPZ mogą zapobiegać powstawaniu raka jelita grubego, zmniejszają także ryzyko wystąpienia choroby Alzheimera [7, 8]. Niesteroidowe leki przeciwzapalne należą do najczęściej przepisywanych medykamentów na świecie, codziennie stosuje je ponad 30 milionów ludzi [9, 10]. Dowodem ich popularności są podawane w bilionach liczby sprzeda-wanych i przepisywanych tabletek. Każdego roku w USA sprzedaje się ok. 30 miliardów tabletek niesteroidowych leków przeciwzapalnych oraz ok. 70 milionów recept przepi-sywanych przez lekarzy [11]. Obecnie szacuje się, że rocznie wykorzystuje się 45 tysięcy ton kwasu acetylosalicylowego. Dochody ze sprzedaży NLPZ na świecie sięgają 14 bilionów dolarów rocznie [4]. Ogromna popularność tych leków Michał Gackimichal.gacki@dokt.p.lodz.plInstytut Chemii Ogólnej i Ekologicznej, Wydział Chemiczny, Politechnika ŁódzkaNiesteroidowe Leki Przeciwzapalne – dawniej i dziś

Cukrzyca – choroba cywilizacyjna XXI wieku. Opatrunki polimerowe w leczeniu zespołu stopy cukrzycowej.

http://repozytorium.p.lodz.pl/bitstream/11652/1507/1/Cukrzyca_choroba_cywilizacyjna_Luzniak_2015.pdf

Cukrzyca – choroba cywilizacyjna XXI wieku. Opatrunki polimerowe w leczeniu zespołu stopy cukrzycowej.

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Lodz University of Technology Repository