Nowe materiały hydrożelowe jako skuteczne narzędzia w walce z chorobami skóry

W ostatnich latach obserwuje się dynamiczny wzrost zapotrzebowania na nowe biomateriały, które mogą znaleźć zastosowanie w dermatologii oraz kosmetologii i stać się pomocne w walce z szerokim spektrum schorzeń skórnych. Duża biokompatybilność oraz specyficzne właściwości jednej z grup biomateriałów – hydrożeli polimerowych, sprawiają, że naukowcy coraz częściej podejmują próby modyfikacji i udoskonalania znanych matryc hydrożelowych oraz syntezy zupełnie nowych, w celu otrzymania wydajniejszych narzędzi w tej walce.

W jakich przypadkach można stosować hydrożele?

Duże nadzieje niesie wykorzystanie hydrożeli jako nośników substancji leczniczych, które poprzez wbudowanie w ich struktury odpowiednich substancji biologicznie czynnych, czyni je niezwykle efektywnymi biomateriałami w terapii schorzeń dermatologicznych. Jest to szczególnie istotne, ponieważ dotychczas stosowane metody leczenia bardzo często nie przynoszą oczekiwanych rezultatów. Biomateriały stają się szczególnie atrakcyjnymi narzędziami w procesach leczenia, naprawy i regeneracji skóry. Głównym zadaniem wspomnianych hydrożeli jest leczenie trudno gojących się ran, zmniejszanie reakcji zapalnych oraz wspomaganie procesów naprawczych skóry, po zabiegach dermatologicznych i kosmetologicznych. Ich niezwykle ważną zaletą, która odróżnia je od innych wyrobów medycznych, jest utrzymywanie wilgotnego środowiska rany, hamowanie utraty wody ze skóry, ochrona przed rozwojem mikroorganizmów oraz kontrolowany transport substancji biologicznie aktywnych.

Jakich informacji dostarczyły badania nad hydrożelami?

Prowadzone badania w początkowym etapie skupiły się przede wszystkim na syntezie i scharakteryzowaniu właściwości biologicznych nowych materiałów hydrożelowych do zastosowań kosmetologicznych i dermatologicznych. Opracowane zostały różne typy hydrożeli. W ich struktury zostały wbudowane związki chemiczne, które cechują się niezwykle wartościowymi właściwościami w kontekście leczenia chorób i niedoskonałości skóry. Jednym z nich był hydrożel na bazie hydroksyetylocelulozy, z wbudowanym ekstraktem z konopi siewnych (otrzymanym na drodze ekstrakcji ultradźwiękowej).

Oprócz znanych wcześniej właściwości ekstraktów z konopi, w ramach przeprowadzonych analiz dowiedziono, iż ekstrakty te mają także możliwość hamowania aktywności enzymów odpowiedzialnych za procesy starzenia się skóry – elastazy oraz kolagenazy. Dlatego wskazuje to na ich potencjalne zastosowanie jako biomateriałów pomocnych w utrzymaniu zdrowego i młodego wyglądu skóry. Ze względu na stale rosnącą popularność preparatów hydrożelowych w kosmetologii i dermatologii, otrzymane wyniki mogą stać się impulsem do opracowania nowych hydrożeli zawierających ekstrakty z konopi lub pojedynczych związków izolowanych z tej rośliny. Warto zwrócić uwagę na fakt, iż skóra zawiera receptory kannabinoidowe – czyli receptory działające jako pośrednicy między przestrzenią zewnątrzkomórkową a wnętrzem komórki. Po aktywacji tych receptorów uruchomionych zostaje wiele ścieżek przekazywania sygnałów międzykomórkowych.

Sygnały te są ściśle zależne od zastosowanego fitokannabinoidu, jego stężenia oraz wielu dodatkowych czynników. Z powodu obecności tych receptorów, farmakologiczny wpływ związków kannabinoidowych (zawartych w konopi) może być odczuwalny niemal natychmiast po aplikacji. Udowodniony w ramach badań brak cytotoksyczności wobec komórek skóry, wysoka biozgodność oraz pozytywny wpływ na nawilżenie skóry wskazują, że ekstrakty te są cennymi składnikami mogącymi znaleźć zastosowanie (w trosce o dobrą kondycję i wygląd skóry) w produkcji szerokiej gamy kosmetyków pielęgnacyjnych i preparatów leczniczych.

Jak przebiegały kolejne etapy badań?

W kolejnym etapie badań opracowano szereg matryc polimerowych jako nośników związku stymulującego procesy naprawcze skóry – fitoestrogenu genisteiny. W ramach badań oceniono zdolność trójwymiarowych makromolekularnych sieci polimerowych do uwalniania genisteiny w ściśle kontrolowany sposób.

Bardzo ważnym aspektem w rozwoju nowych biomateriałów jest ocena ich bezpieczeństwa, toteż w celu oceny biokompatybilności opracowanych hydrożeli porównano mechanizmy działania różnych trójwymiarowych sieci hydrożelowych na komórki poszczególnych warstw skóry. Wyniki badań pokazały, iż opracowane struktury są wysoce biokompatybilne i nie wpływają negatywnie na komórki skóry.

Co więcej, wbudowana w struktury tych hydrożeli genisteina wywiera pozytywny wpływ na żywotności i aktywność metaboliczną tych komórek, zarówno fibroblastów jak i keratynocytów. Ponadto, podobieństwo budowy chemicznej fitoestrogenu genisteiny do estrogenów pozwala na wiązanie się jej z receptorami estrogenowymi. Skutkuje to zmianą ekspresji wielu genów odgrywających ważną rolę w  licznych procesach fizjologicznych i metabolicznych organizmu. Podobieństwo to przyczynia się do hamowania procesów starzenia się skóry poprzez zmniejszenie częstotliwości pojawiania się „plam starczych” na ciele, a także poprawę elastyczności i jędrność naszej skóry.

Dodatkowo, możliwość hamowania (przez zawartą w opracowanych hydrożelach genisteinę) namnażania wielu mikroorganizmów wskazuje, że hydrożele mogą okazać się przydatnym narzędziem w walce z różnymi chorobami bakteryjnymi i grzybiczymi skóry.

Podsumowując, hydrożele są wielofunkcyjnym biomateriałem stanowiącym niezwykle wartościowe narzędzie w walce z szerokim spektrum chorób skóry. Uzyskane wyniki wskazują również, iż opracowane hydrożele mogą pełnić funkcję biomateriałów ochronnych w stosunku do ran powstających podczas zabiegów dermatologicznych lub kosmetologicznych. Przeprowadzone badania przyczyniły się także do poszerzenia wiedzy na temat związku między mikrostrukturą matrycy polimerowej, a bezpieczeństwem hydrożeli i ich zdolnością do dostarczania genisteiny.

Pozostaje mieć nadzieję, że wspomniane analizy odegrają istotną rolę w dalszych badaniach dotyczących bezpieczeństwa i zasadności stosowania hydrożeli polimerowych w zabiegach dermatologicznych i kosmetologicznych oraz otworzą nową drogę dla nowoczesnych terapii różnych chorób dermatologicznych, które są obecnie bardzo powszechnym problemem.