Ponad 60 ciężko rannych. Poszkodowani w katastrofie kolejowej przewożeni są do szpitali. Przy sali operacyjnej w jednej z placówek stoi maszyna, która rozmiarem przypomina ekspres do kawy. – Będę potrzebował rurki o długości dwóch cm oraz średnicy 2 mm – mówi chirurg. Technik uruchamia maszynę i po kilku minutach implant pomagający w regeneracji nerwów jest gotowy. Operację można rozpocząć, a szanse pacjenta na to, że znów będzie poruszał palcami w zmiażdżonej dłoni, zostały istotnie zwiększone. Informacja o wypadku to fikcja. Ale reszta – nie. Być może już w niedalekiej przyszłości właśnie w takie urządzenia – opracowane przez naukowców z Politechniki Łódzkiej – będą wyposażone sale operacyjne na świecie, w których przeprowadza się zabiegi neurochirurgiczne.

By zrozumieć, dlaczego polimerowe rurki wynalezione na łódzkiej Politechnice mogą być dla medycyny aż tak istotne, przyjrzyjmy się układowi nerwowemu człowieka. Upraszczając – można go podzielić na centralny (mózg i rdzeń kręgowy) oraz obwodowy, czyli składający się z nerwów będących nawet w najdalszych zakamarkach naszego organizmu. Nerwy za pomocą impulsów elektrycznych przekazują do mózgu informacje o tym, co np. czujemy, lub w drugą stronę – o np. tym, którym palcem chcemy poruszyć. Jeśli nerw, a dokładniej jedna z jego wypustek – akson, zostanie przerwany, tracimy czucie lub możność poruszania się.

O tym, że przecięte nerwy się regenerują, wiadomo już od 1928 r. W żywym organizmie zachodzi wiele procesów zmierzających do połączenia dwóch części przeciętej wypustki. Za to, by akson odrastał w dobrym kierunku – by doszło do odtworzenia połączenia – odpowiada m.in. białko laminina, za to, by je zawracać ze źle obranej ścieżki – inne, m.in. semaforyna.

Jednak na razie wiedza o regeneracji nerwów nie zaowocowała nowatorskimi metodami leczenia. Obecnie przerwane nerwy obwodowe rekonstruuje się na trzy sposoby. Można dokonać przeszczepu autologicznego, czyli np. wyciąć pacjentowi kawałek nerwu, którego używa stosunkowo rzadko (np. z łydki) i wszczepić go w miejsce, gdzie będzie odgrywał istotniejszą rolę. Drugą opcją jest tradycyjna transplantologia – pobranie nerwów od człowieka, który właśnie zmarł. Trzecim sposobem są przeszczepy od zwierząt, np. świń. Wszystkie te metody mogą jednak powodować liczne komplikacje, odrzuty lub infekcje.

Dlatego coraz intensywniejsze badania prowadzone są nad tym, by przyspieszyć samodzielną regenerację nerwów. – Pomysł polega na tym, by końcówki przeciętego nerwu schować do specjalnej polimerowej rurki, która dzięki swojemu unikatowemu składowi biochemicznemu stworzy środowisko wspomagające ich regenerację – opowiada dr inż. Katarzyna Nawrotek z Wydziału Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska Politechniki Łódzkiej. W zależności od umiejscowienia uszkodzenia aksonu w organizmie nerw odrasta z różną prędkością (średnio ok. 1 mm dziennie). Co ciekawe, w momencie przecięcia aksonu ludzki mózg od razu uczy się, jak funkcjonować bez danego nerwu. Dlatego po ewentualnym zrośnięciu nerwu człowiek potrzebowałby kilku tygodni, by znów nauczyć się z niego korzystać.

Z podobnych, zbudowanych z polimerów rurek, korzystano na świecie kilka razy, ale problemów jest wiele. – Dotychczasowe rozwiązania pozwalały na niepełną regenerację uszkodzonej tkanki nerwowej. A to może powodować zaburzenia czucia czy ubytki funkcji ruchowych – tłumaczy drugi z czwórki autorów wynalazku, dr inż. Michał Tylman. – Biomolekuły, które tworzą naszą rurkę, pozwalają na przyspieszenie terapii. I co ważne, implant jest biodegradowalny, czyli nie potrzeba kolejnej ingerencji chirurgicznej, by go z organizmu usunąć. Rozkłada się na substancje proste i jest wydalany z organizmu – wyjaśnia naukowiec. Poza znakomitymi właściwościami biomedycznymi kluczowa jest jeszcze jedna cecha łódzkiego wynalazku: cena. Koszt jednej rurki to ok. 20 groszy. Patrząc na inne rozwiązania dostępne na rynku, jest to radykalny krok naprzód. Ceny konkurencyjnych produktów zaczynają się od kilkuset dolarów.

Jak zapewniają naukowcy, sposób wytwarzania rurek jest bardzo prosty. Nie chcą zdradzić szczegółów, bo konkurencja nie śpi, a nie wszystkie pomysły młodych naukowców zostały już opatentowane. – Na takie rozwiązanie wpadliśmy przypadkowo. W czasie jednej z konferencji naukowych z zakresu inżynierii tkankowej, na nieco przydługim wykładzie zaczęliśmy rozmawiać z Michałem. Od słowa do słowa okazało się, że szerokie duże pole do współpracy w zakresie implantów stosowanych w medycynie – mówi dr inż. Katarzyna Nawrotek, która w ubiegłym roku została uhonorowana przez Światową Organizację Własności Intelektualnej tytułem „Najlepsza Kobieta Wynalazczyni”. Z kolei cały zespół – Katarzyna Nawrotek, Michał Tylman, Jacek Balcerzak, Kamil Kamiński – został nagrodzony złotym medalem z wyróżnieniem jury podczas 42. Międzynarodowej Wystawy Wynalazczości, Nowoczesnej Techniki i Wyrobów w Genewie (kwiecień 2014 r.).

Niestety, w medycynie od momentu stworzenia nowej metody leczenia do wprowadzenia jej do powszechnego użycia mija kilka lat. O wiele częściej – kilkanaście. Młodzi naukowcy swoje badania rozpoczęli od analizy składu chemicznego otrzymanych polimerowych rurek (np. sprawdzenia, czy składniki aktywne wchodzące w skład implantu rozkładają się równo w całej rurce, a nie gromadzą tylko w jednym miejscu) i zbadania ich właściwości fizycznych i mechanicznych. W przypadku tego rodzaju implantów bardzo ważna jest np. wytrzymałość na rozciąganie. Kolejnym krokiem są konsultacje z neurochirurgami – to w końcu oni będą używać rurek i mogą podpowiedzieć, jak powinny być zakończone, by łatwiej nakładać na nie szwy. W trakcie badań biologicznych in vitro (standardowe testy na żywych komórkach) sprawdza się m.in. to, czy rurki nie zabijają innych komórek. Kolejna faza to badanie na zwierzętach. W tym celu młodzi łodzianie w najbliższych miesiącach udadzą się do Francji, by przeprowadzać badania na szczurach. Nad Sekwaną biurokracja związana z tego typu przedsięwzięciami jest znacznie mniej uciążliwa niż nad Wisłą.

Sam eksperyment na zwierzętach będzie trwał 12 tygodni. Szczury zostaną podzielone na trzy grupy: kontrolną (bez interwencji chirurgicznej), osobniki z przeciętymi nerwami i wreszcie gryzonie z przeciętymi nerwami i wszczepionymi implantami. Jeśli eksperymenty przebiegną prawidłowo, to kolejnym etapem będą badania na ludziach. Trudno wyrokować, jak dużo czasu zajmie ten etap, ale być może już za kilka lat niewielkie urządzenia przy salach chirurgicznych tylko z wyglądu będą przypominać ekspresy do kawy.