אביעד ברטובבעולם הרפואה קיימים כיום מגוון של שתלים למטרות שונות, החל מברגים לחיבור עצמות ועד לקפיצים שמונעים חסימת עורקים. השתלים מורכבים ברובם מחומרים מתכתיים או פלסטיים. כיום, הפרוצדורה של השתלת שתלים נחשבת לבטוחה יחסית ונפוצה, ומיליוני אנשים ברחבי העולם נהנים בזכותה מאיכות חיים משודרגת. אולם הכנסה של כל עצם זר לגוף מביאה עמה סיכונים לזיהומים ולבעיית איחוי בין השתל לרקמות. למניעת תופעות אלו מפתחים בשנים האחרונות ציפויים “חכמים” לשתלים.
במאמר חדש של אורי גאולי מקבוצת המחקר של פרופ’ דני מנדלר מהמכון לכימיה באוניברסיטה העברית, ופורסם לאחרונה בכתב העת ‘ננו מטריאלס’, הוצגה שיטה חדשה לציפוי שתלים מתכתיים בציפוי בי-פונקציונלי. הציפוי מורכב משילוב בין חלקיקי אבץ חמצני בעלי פעילות אנטי בקטריאלית וחלקיקי הידרוקסיאפטיט, שהוא מינרל של סידן ופוספט אשר מרכיב גם את העצמות והשיניים בגופנו, העוזר לתהליך הקליטה של השתל בגוף. איך נוצר הציפוי? בהתחלה יוצרים בנפרד את הננו-חלקיקים של תחמוצת האבק ZnO וההידרוקסיאפטיט. לאחר מכן, מוסיפים להם כמות מעטה של תוסף אורגני, אשר מרחיף ומייצב אותם בתמיסה ומקנה להם מטען חיובי. בשלב הסופי מופעל מתח שלילי על השתל המתכתי אותו רוצים לצפות, והמטען החיובי שנוצר על החלקיקים גורם להם לשקוע על המתכת.
אחד היתרונות המשמעותיים של שיטה זו שבניגוד לאחרות, הוא שניתן באמצעותה לצפות באופן אחיד מצעים מוליכים בעלי גיאומטריה מורכבת, כמו ברגים. כמו כן, בגישה המקובלת היום, ציפוי שתלים בהידרוכסיאפטיט נעשה על ידי שיטת התזה (spraying) בטמפרטורה גבוהה מאד. מכאן שלא ניתן להכניס תרופה לתוך הידרוכסיאפטיט בשלב אחד. בשיטה החדשה התרופה מוכנסת כחלק מהציפוי של ההידרוכסיאפטיט.
על מנת לבדוק את הפעילות האנטי-בקטריאלית של הציפוי, נערכה השוואה בין משטח טיטניום מצופה למשטח חשוף. על פני משטח הטיטניום החשוף נצפתה גדילה משמעותית של חיידקים, ואילו על המשטח המצופה לא גדלו חיידקים כלל. בנוסף, נבדקה הרעילות של הציפוי לתאים אנושיים, ונמצא כי הציפוי אינו מפריע כלל לגדילת תאים, דבר המראה על ההתאמה הגבוהה של הציפוי לשתלים. ניסויים מוצלחים אלו מגבירים את הסיכוי ששתלים בעלי הציפוי הייחודי הזה אכן יוכלו להתאים בעתיד לשימוש רפואי.
בשיטה דומה, מקווים החוקרים להוסיף להידרוכסיאפטיט חומרים נוספים כמו גורמי גדילה. גישה זו יכולה להיות מיושמת לציפוי שתלים שונים כמו שתלים דנטליים עם ציפויים שונים ומגוונים ומכאן שהיא פותחת פתח להכנת שתלים “חכמים” בצורה פשוטה ויעילה.
לטענת פרופ’ מנדלר, “תחום הציפויים הפונקציונליים (ה’חכמים’) הולך ומתפתח בקצב מדהים. בתחום הרפואה במיוחד יש דרישה לציפויים שיהיו להם מספר פונקציות ודרך ההשמה שלהם תהיה פשוטה. הגישה שמוצגת בעבודה זו משתמשת באלקטרוכימיה כדרך היישום של ציפויים, גישה שנעשה בה יחסית מעט מאוד שימוש ויחד עם זאת, כפי שאפשר לראות, נותנת יתרונות משמעותיים על פני גישות מסורתיות אחרות”.