Den amerikanske skuespilleren Christopher Reeve ble på 1980-tallet verdenskjent i rollen som filmhelten Supermann, som reddet kloden fra utallige skurker, men i virkelighetens verden kom skuespilleren til å kjempe en helt annen kamp.
En tragisk rideulykke i 1995 gjorde Reeve lam fra nakken og ned og bandt ham til en rullestol eller en seng 24 timer i døgnet.
Lammelsen gjorde at han utviklet enorme liggesår på de områdene av kroppen som hele tiden hvilte på et underlag – trykket fra kroppsvekten blokkerte de små blodkarene i huden og skapte dødt hudvev.
- oktober 2004 ble belastningen på kroppen hans for stor. Bakteriene som beveget seg inn i kroppen gjennom de åpne liggesårene, hadde infisert blodet og spredt seg til de indre organene gjennom blodbanene.
Legene forsøkte å bekjempe infeksjonen med ulike former for antibiotika, men uten hell. Skuespillerens hjerte sluttet å slå.
Og Christopher Reeve er slett ikke den eneste som har opplevd de alvorlige konsekvensene av kroniske sår. Ifølge en studie fra det vitenskapelige tidsskriftet Wound Repair and Regeneration lider sju millioner mennesker av slike sår – bare i USA.
Og hele 28 prosent av pasientene dør som regel innen to år, delvis på grunn av de sykdommene og komplikasjonene som kan følge med.
Pasienter med åpne sår anslås dessuten å stå for hele seks prosent av de samlede utgiftene i sykehusvesenet i i-land, noe som svarer til en årlig kostnad på 400 milliarder kroner.
Men takket være forskere fra Wake Forest Institute for Regenerative Medicine i USA kan det snart være hjelp å få.
Forskerne har nemlig utviklet en ny bioprinter som kan legge ut to lag hudceller rett på pasientens sår, uten at det trenger å forlate sykehussengen.
Og tempoet kan få helt avgjørende betydning for rask og effektiv behandling i framtiden – og til sjuende og sist bli forskjellen mellom liv og død.
Bioprinterens dyser beveger seg i systematiske baner over såret og avgir to ulike hudceller avhengig av sårets dybde.
Kroppens vern holder fiender ute
Huden er livsviktig fordi den fungerer som en naturlig rustning. Den hindrer at virus, bakterier, kulde, varme og andre ytre trusler trenger inn til blodet og de indre organene.
Går det hull på et eller flere av hudens lag, er kroppen derfor i fare. Men til forskjell fra nesten alle andre organer i kroppen har huden en enestående evne til å reparere seg selv.
Reparasjonen settes i gang av immunforsvarets hvite blodlegemer, som ankommer til sårområdet gjennom blodårene i løpet av kort tid og skiller ut en rekke stoffer som setter fart på prosessen.
Men hos millioner av mennesker verden over fungerer ikke hudens egen verktøykasse raskt eller effektivt nok til å reparere selv overfladiske sår.
Med alderen vil evnen til å utføre reparasjoner svekkes. Det skyldes blant annet at blodtilførselen svekkes, slik at huden både blir mindre slitesterk og ikke kan reparere seg selv like raskt.
Oversikter viser at en av 100 menn og kvinner over 65 år lider av kroniske sår – det er fire ganger mer enn hos den yngre delen av befolkningen.
Men den aller største gruppen av pasienter med kroniske sår har diagnosen diabetes, og på grunn av blant annet tapt følesans og dårlig blodomløp er de spesielt utsatt.
Diabetes forårsaker halvparten av alle beinamputasjoner
Selv om årsakene til kroniske sår er mange og ulike, er sykdommen diabetes en av de aller største synderne. Hvert 30. sekund skjer en amputasjon på grunn av diabetessår et sted i verden. Og studier viser at åpne sår framprovosert av diabetes er skyld i mellom 50 og 70 prosent av alle bein- og fotamputasjoner. En av grunnene er at sykdommen kan medføre en betennelsestilstand i nervene, som resulterer i et helt eller delvis tap av følesansen, noe som i seg selv øker risikoen for skader. En annen årsak er at diabetes ofte svekker blodomløpet i kroppen, og det gjør at sår gror saktere. Det svake blodomløpet innebærer at det kommer færre hvite blodlegemer, som blant annet stimulerer reparasjoner ved å skille ut egne vekstfaktorer, til såret og området rundt.
Sår hos frisk person
Immunforsvarets hvite blodlegemer ankommer sårområdet i løpet av få timer og skiller ut spesielle stoffer, såkalte vekstfaktorer, som setter fart på reparasjonen.
Sår hos person med diabetes
Dårligere blodomløp betyr at det kommer færre hvite blodlegemer. Dermed skilles det ut færre vekstfaktorer, og såret blir ikke reparert.
Studier viser for eksempel at åpne sår framprovosert av diabetes er skyld i mellom 50 og 70 prosent av alle bein- og fotamputasjoner.
En stor del av amputasjonene kan forhåpentligvis unngås ved hjelp av den nye bioprinteren. Printeren er så kompakt at den kan stå ved siden av sykehussengen.
Og det er viktig, for rask behandling, der pasientene ikke må flyttes fra det ene stedet til det andre, er avgjørende for å unngå infeksjoner og stor mengder arrvev senere.
Skanner kartlegger såret
Den nye bioprinteren fungerer ved at forskerne først utfører en 3D-skanning av hele såret med en håndholdt laser. Skanningen gir forskerne et slags tredimensjonalt kart over strukturen i såret, som de kan bruke til å navigere printerdysene med.
Deretter skjærer forskerne ut et lite stykke av den friske huden og isolerer de såkalte horncellene, som først og fremst utgjør hudens ytterste lag, overhuden. Deretter isoleres fibroblastcellene, som først og fremst utgjør hudens mellomste lag, lærhuden.
En håndholdt 3D-skanner gjør det mulig å kartlegge såret i tre dimensjoner.
De to ulike celletypene får deretter lov å vokse og formere seg i en petriskål kledt med blant annet aminosyrer, vitaminer og hormoner – et såkalt vekstmedium.
Og til slutt blander forskerne de to typene celler med et spesielt vannløselig lim som utgjør det såkalte bioblekket, som printes rett på såret.
Forskerne fra Wake Forest Institute for Regenerative Medicine arbeider for tiden for å få godkjent kliniske forsøk på mennesker, men har inntil videre bare testet bio-printeren på mus og griser – med gode resultater.
Tre uker etter behandlingen med printeren var sårene i forsøket erstattet med et fint lag av hud, noe som er to uker raskere enn helingstiden for tradisjonelle hudtransplantasjoner.
Laser måler såret
Laser måler såret Ved hjelp av 3D-skanningen av såret kan forskerne måle sårets dybde, bredde og omfang med stor presisjon. Dataene brukes til å styre dysenes baner over såret.
En annen fordel ved bioprinteren er at hudcellene tilhører pasienten selv. Ved store og vanskelige sår, der det er behov for donorhud, er det en fare for at kroppens immunforsvar oppfatter den transplanterte huden som et fremmedlegeme og går til angrep.
Derfor må pasienter ta sterke immundempende medisiner hvis de skal få store hudtransplantasjoner. Men det trenger ikke pasienter behandlet med bioprinteren bekymre seg for. Samtidig slipper de å måtte vente på en donor.
Og ambisjonene stopper ikke med behandlingen av åpne sår. Hos Wake Forest Institute for Regenerative Medicine arbeider mer enn 300 forskere nå med å utvikle og teste bioprinterne, slik at det i framtiden kanskje også blir mulig å skrive ut funksjonelle hjerter, nyrer og andre organer direkte fra printeren.
Pasientens egne celler forvandles til printerblekk
Forskere isolerer to ulike celler
Forskerne skjærer et stykke av pasientens friske hud og bruker det til å isolere hornceller (hudens ytterste lag) og fibroblastcellene (hudens midtre lag).
Hudceller bader i vekstcocktail
Deretter plasserer forskerne cellene i en petriskål sammen med en sterk vekstcocktail av blant annet hormoner og aminosyrer, som får cellene til å vokse og dele seg.
Celler blandes med vannløselig lim
Forskerne blander hudcellene med et spesielt vannløselig lim som kalles en hydrogel. Hydrogelen, som senere brytes ned på en naturlig måte i kroppen, klistrer cellene sammen og skaper en slags molekylært stillas, der cellene kan vokse og formere seg. Hydrogelen og cellene danner til sammen det såkalte bioblekket brukes i dysene.
Dyser printer celler i to lag
Ved hjelp av data fra en detaljert 3D-skanning av såret kan dysene plassere bioblekket slik at det passer presist inn i sårets struktur. Hudens midterste lag, lærhuden, fylles med fibroblastcellene, mens det ytterste laget, overhuden, fylles med horncellene. Cellene blir i hydrogelen til de vokser sammen med vevet i området rundt såret.