מוצרים רפואיים, חומרי אריזה ודברי מזון ניתנים לעיקור באופן בטוח ויעיל באמצעות אלומות אלקטרונים. בעתיד, חוקרים מתכננים להשתמש באלקטרונים מואצים בכדי להשמיד חיידקים מרקמות מושתלות וכן בכדי לשנות את התכונות של חומרים אורגניים
[תרגום מאת ד”ר נחמני משה]
מוצרים רפואיים, חומרי אריזה ודברי מזון ניתנים לעיקור באופן בטוח ויעיל באמצעות אלומות אלקטרונים. בעתיד, חוקרים מתכננים להשתמש באלקטרונים מואצים בכדי להשמיד חיידקים מרקמות מושתלות וכן בכדי לשנות את התכונות של חומרים אורגניים.
חיוני שצינוריות רפואיות, מזרקים חד-פעמיים, ציוד לדיאליזה וכן חומרי אריזה של תרופות יהיו נקיים לחלוטין מחיידקים. הליך ידוע להשמדת חיידקים, נגיפים, פטריות, נבגים וכיו”ב הוא עיקור בעזרת אלומות אלקטרונים. בשיטה זו, אלקטרונים מואצים ועתירי אנרגיה חודרים לתוך החומר. חוקרים מאוניברסיטת דרזדן הצליחו לנצל את השיטה הזו לשם הרחקת אורגניזמים מזיקים מזרעים; השיטה נמשכת מספר מילישניות ומאפשרת פגיעה אנושה בדנ”א של אותם מזיקים שתוצאתה מניעת יכולתם להתרבות. כעת, החוקרים מפנים את התמקדותם לתחומי יישום חדשים: הם בודקים את היתכנות הטכנולוגיה עבור השימוש באלומת אלקטרונים לא-תרמיים במטרה לעקר ולשנות רקמות אורגניות, שיטה שתוכל להוליד אפשרויות טיפול רפואי חדשות לחלוטין.
“בתנאים של לחץ אטמוספירי ובטמפרטורות שמתחת לארבעים מעלות צלזיוס אנו מטפלים בדגימות רקמה באמצעות אלקטרונים מואצים עד לנקודה שבה הם חודרים לתוך החומר. שיטה זו ידועה בתור תהליך של אלומת אלקטרונים נמוכי אנרגיה”, מסבירה החוקרת הראשית. השיטה הבלתי הרסנית מציעה יתרונות ברורים – מאחר וניתן להתאים את עומק החדירה כך שרק פני השטח החיצוניים יעוקרו, הרקמה עצמה אינה מתחממת והתאים שבתוכה נותרים ללא פגע. השיטה בעצם מאפשרת שליטה על עומק החדירה ועל עוצמת האלומה.
בעזרת האלקטרונים המואצים, החוקרים מסוגלים לשנות את התכונות של חומרים ולגרום לשינויים ברקמה. במסגרת המחקר שלהם, המדענים בחרו במסב הלב (pericardium) של חזירים כבסיס למודל הביולוגי שלהם. חלק זה משמש לרוב בתותבות של שסתומי לב ביולוגיים, אולם שתלים מסוג כזה שורדים למשך 15 שנים בלבד. הסיבה לכך טמונה בעובדה כי לשם חיבור הרקמות עושים שימוש בחומר כימי שברבות השנים גורם להסתיידות השתל האורגני. “אלקטרונים מואצים מרתקים מבחינה זו מאחר והם מהווים חלופה טובה בזכות יכולתם לבקע קשרים כימיים ואף ליצור צילוב בין חלקי מולקולות שונות, כדוגמת חלקי הרקמה”, מסבירה החוקרת הראשית. בניסויים שלהם החוקרים אכן הצליחו להראות כיצד הם מבצעים צילוב של מולקולות קולגן, כלומר, לחבר בין שרשראות חלבונים. בכדי לבדוק את התפתחותם של התאים לאחר עיקור בעזרת אלומת האלקטרונים, החוקרים גידלו תאים על גבי דוגמאות שונות. מספר מועט בלבד של תאים גדלו על גבי רקמה שטופלה בחומר הכימי הרגיל. אולם, על גבי התרבית שעברה שינוי בעזרת אלומת האלקטרונים, כמות הרבה יותר משמעותית של תאים גדלו ואף הצליחו להתרבות.
החוקרים ביצעו ניסויים מוצלחים גם בשתלים וסקולריים תוך שימוש ברקמת אבי עורקים שמקורה בבע”ח. “השימוש בשתלים סינתטיים העשויים מפולימרים שנועדו להחליף כלי דם פגומים הינו הליך בלתי נמנע במסגרת הטיפול בחולים עם בעיות וסקולאריות. לאור הסיכון להתהוות פקקת (thrombosis), הקוטר מוגבל לשישה מילימטרים בלבד. עבור כלי דם שקוטרם קטן יותר האפשרות היחידה היא להשתמש בשתלים אורגניים”, מסבירה החוקרת הראשית. העיקור שלהם טומן בחובו קשיים – אסור שתאי השריר והתאים האנדותליים בשכבות הפנימיות של כלי הדם יינזקו. מאחר והחוקרים מסוגלים לקבוע את עומק החדירה המיטבית של האלקטרונים לתוך הדפנות של כלי הדם ולעקר רק את השכבה החיצונית של אבי העורקים, התאים לא נפגעים. עומק החדירה שאותו קבעו החוקרים במסגרת הניסויים היה 23 מיקרומטרים, שהוא העומק בו נמצאת שכבת החיבור החיצונית ביותר של הרקמה. “בעוצמת הקרנה של 22 kGy התפקוד של כלי הדם אינו נפגע. בו בזמן, החיידקים השוכנים בדוגמה מושמדים מתוכה בתוך שניות אחדות”, מסבירה החוקרת. האנרגיה הנמוכה של אלומת האלקטרונים מאפשרת עיצוב קומפקטי של התקן ההקרנה. מאפיין זה, בשילוב עם מהירות טיפול גבוהה, הופך את השיטה לאידיאלית עבור בנקי רקמות או חדרי ניתוח. בשלב הבא, החוקרים מתכננים לייעל את התהליך וליצור התקן עיקור מסחרי.
