Ήδη από τον 4ο αιώνα π.Χ., ο Αριστοτέλης θαύμαζε την ικανότητα του ευκίνητου ερπετού να τρέχει πάνω-κάτω σε ένα δέντρο με οποιονδήποτε τρόπο, ακόμα και με το κεφάλι προς τα κάτω.
Τα δάχτυλά του, που σφίγγουν τα πάντα με ευκολία και που προσκολλώνται ακόμη και στην πιο ολισθηρή επιφάνεια με εξαιρετική δύναμη, έχουν αποτελέσει έμπνευση για τα πάντα, από σούπερ κόλλες μέχρι στολές «Σούπερμαν» και σφουγγάρια για την απορρόφηση των περιβαλλοντικών τοξινών.
Τώρα, οι επιστήμονες του Πανεπιστημίου του Κολοράντο στο Μπόλντερ μιμούμενοι τα δάκτυλα του ερπετού ανέπτυξαν ένα υλικό ικανό να προσκολλάται σε όγκους μέσα στο σώμα και να τους απελευθερώνει με ελεγχόμενο τρόπο χημειοθεραπευτικά φάρμακα για μέρες.
Η τεχνολογία, που αναπτύχθηκε σε συνεργασία με γιατρούς στην Ιατρική Πανεπιστημιούπολη Anschutz του Πανεπιστημίου του Κολοράντο, περιγράφεται στο περιοδικό Advanced Materials.
«Η φύση ασχολείται με το γκέκο εδώ και εκατομμύρια χρόνια και μας εμπνέει για την ανάπτυξη καλύτερων βιοϋλικών», δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας Wyatt Shields, επίκουρος καθηγητής Χημικής και Βιολογικής Μηχανικής στο CU Boulder.
«Οραματιζόμαστε ότι αυτή η τεχνολογία εμπνευσμένη από το γκέκο θα μπορούσε τελικά να μειώσει τη συχνότητα των κλινικών θεραπειών, επιτρέποντας ενδεχομένως στους ασθενείς να λαμβάνουν λιγότερες αλλά πιο μακροχρόνιες θεραπείες», πρόσθεσε.
Πώς καταφέρνει όμως ένα γκέκο να σκαρφαλώνει αβίαστα σε έναν γυάλινο τοίχο ή να περπατάει πάνω σε μια ολισθηρή οροφή;
Το μυστικό κρύβεται στις εκατομμύρια μικροσκοπικές, τριχοειδείς ίνες, που καλύπτουν τα δάχτυλα των ποδιών του.
Με κάθε βήμα, αυτές οι δομές που μοιάζουν με τρίχες, μαζί με χιλιάδες ακόμη πιο μικροσκοπικές σπασμένες άκρες που ονομάζονται σπάτουλες, εφαρμόζουν σε κάθε επιφάνεια. Όταν τα μόρια στις σπάτουλες και στις επιφάνειες αλληλεπιδρούν, τα πόδια των γκέκο κολλάνε με δυνάμεις Van der Waals, και μάλιστα σκληρά. Μια μικρή κίνηση σπάει τον δεσμό και τους επιτρέπει να συνεχίσουν την κίνησή τους.
Οι επιστήμονες προσπαθούν εδώ και δεκαετίες να αναπαράγουν το «θαύμα», δηλαδή τη λειτουργία των δακτύλων του γκέκο, για χρήση σε ισχυρότερες κόλλες, ιατρικά και προϊόντα προσωπικής φροντίδας και πολλά άλλα, αλλά αυτές οι μικροσκοπικές τρίχες έχουν αποδειχθεί περίπλοκες και ακριβές στην κατασκευή και σχεδόν αδύνατο να παραχθούν σε μεγάλη κλίμακα.
Η ερευνητική ομάδα προσπάθησε να εφεύρει ένα υλικό που θα μπορούσε να σταθεροποιηθεί με ασφάλεια στο σώμα, παρέχοντας μια παρατεταμένη δόση φαρμάκου, πριν αποσυντεθεί.
Ανέπτυξαν έναν τρόπο να μετατρέψουν ένα ήδη εγκεκριμένο από τον FDA βιοδιασπώμενο πολυμερές (το πολυγαλακτικό-συν-γλυκολικό οξύ, γνωστό ως PLGA), σε μικρά σωματίδια που εμφανίζουν διακλαδισμένες νανοδομές που μοιάζουν με τρίχες, παρόμοιες με εκείνες στα πόδια του γκέκο και φόρτωσαν αυτά τα μαλακά τριχίδια με χημειοθεραπευτικά φάρμακα. Στη συνέχεια τα εφάρμοσαν σε καρκινικά κύτταρα που καλλιεργήθηκαν μέσα σε τρυβλίο Petri στο εργαστήριο και σε όγκους ουροδόχου κύστης σε ποντίκια.
Η μελέτη έδειξε ότι τα σωματίδια προσκολλήθηκαν σφιχτά στον καρκίνο για μέρες, ακόμη και σε ένα ολισθηρό περιβάλλον όπως η επιφάνεια μιας ουροδόχου κύστης. Τα ζώα τα ανέχτηκαν καλά και η θεραπεία προκάλεσε μια ευνοϊκή ανοσολογική απόκριση, ενώ τα σωματίδια ήταν επίσης φθηνά και εύκολα στην παρασκευή τους.
Οι συγγραφείς τονίζουν ότι απαιτείται περισσότερη έρευνα και ότι θα μπορούσαν να περάσουν χρόνια πριν η τεχνολογία είναι έτοιμη για κλινικές δοκιμές, αλλά πιστεύουν ότι θα μπορούσε να αλλάξει το παιχνίδι στη θεραπεία εντοπισμένων όγκων, με ελάχιστη βλάβη στον υγιή περιβάλλοντα ιστό.
Η ομάδα ξεκίνησε με τον καρκίνο της ουροδόχου κύστης, ο οποίος διαγιγνώσκεται σε περίπου 85.000 άτομα και σκοτώνει 18.000 άτομα ετησίως, επειδή είναι εξαιρετικά δύσκολο να αντιμετωπιστεί.
Για τη θεραπεία τοπικών όγκων της ουροδόχου κύστης, οι γιατροί συνήθως εισάγουν έναν καθετήρα και εμποτίζουν ολόκληρο το όργανο με χημειοθεραπευτικά φάρμακα. Επειδή οι άνθρωποι ουρούν περίπου έξι φορές την ημέρα, το φάρμακο αποβάλλεται γρήγορα, με αποτέλεσμα να απαιτούνται συχνές επαναλαμβανόμενες θεραπείες που μπορεί να είναι επώδυνες. Οι παρενέργειες είναι συχνές, καθώς τα φάρμακα επηρεάζουν και τον υγιή ιστό, ενώ συχνά, ο καρκίνος επανεμφανίζεται.
Οι ερευνητές οραματίζονται μια μέρα κατά την οποία ένα τζελ που περιέχει τα σωματίδια εμπνευσμένα από το γκέκο θα μπορεί να εφαρμόζεται απευθείας στον όγκο, απελευθερώνοντας επιλεκτικά μια παρατεταμένη, υψηλή συγκέντρωση φαρμάκου που σκοτώνει τον καρκίνο μέχρι το τζελ να διασπαστεί και να αποβληθεί. Η τεχνολογία θα μπορούσε επίσης να λειτουργήσει και για άλλους καρκίνους, όπως όγκους του στόματος, της κεφαλής ή του τραχήλου.
