Skader er et trist faktum av militærtjeneste, spesielt i krigstid. I følge en studie utført av forskere ved Uniformed Services University of the Health Sciences, er det langt hyppigste bløtvevskader på hud, fett og muskler.
Av disse er muskelskader spesielt vanskelig å leges. Utover en viss størrelse - omtrent en kubikkcentimeter - kan kroppen ganske enkelt ikke gjøre det. Som et resultat, mennesker som opplever denne typen traumer, kalt volumetrisk muskeltap, mister funksjonen til muskelen og opplever deformasjon, arrvev eller sammensatte muskler.
I følge en studie fra 2015 i Journal of Rehabilitation Research and Development (en fagfellevurdert publikasjon lagt ut av Department of Veterans Affairs), er tap av volumetrisk muskler vanligvis permanent.
"Den nåværende primære standarden for omsorg for [volumetrisk muskeltap] skader er fysisk rehabilitering, " sier Benjamin Corona, hovedforfatter av studien. "De dokumenterte tilfellene som er tilgjengelige indikerer ikke betydelig funksjonsgjenoppretting med mindre energiverkende ortoser [seler eller andre enheter] er brukt. Fysisk rehabilitering alene vil ikke fremme regenerering av det tapte vevet. ”
Corona og hans forskerteam så på postene til mer enn 500 tjenestemedlemmer som ble utskrevet fra militæret på grunn av skader mellom 2001 og 2007. De fant ut at de mest ødelagte bein som ble opprettholdt i kamp resulterer i åpne sår, og at mens beinet kan ofte repareres, muskelen blir skadet. Tjenestemedlemmer som har fått brukket bein blir ofte inhabil fra tjeneste ikke på grunn av bruddet, men på grunn av uførhet på grunn av bløtvevsåret.
"Til tross for en enorm mengde oppmerksomhet som legges på beinheling etter åpen tibiafraktur av type III, basert på de nåværende funnene, er det riktig å konkludere med at myke vevskomplikasjoner gir størsteparten av bidraget til funksjonshemming av bergede lemmer, " skrev forfatterne. "Utviklingen av terapier som tar for seg [volumetrisk muskeltap], har potensial til å fylle et betydelig tomrom i ortopedisk omsorg."
Historisk sett var det beste behandlingsforløpet å bruke en klaff med muskler, enten fra en annen del av kroppen eller rotert fra en tilkoblet muskel, for å dekke såret. Dette hjelper til med å leges, men kan ikke gi normal bruk av en uskadet muskel, og derfor er lemmet der skaden oppsto ofte permanent deaktivert.
"Det har vært mange forsøk på å erstatte tapt muskel, " sier Li Ting Huang, en forsker ved Acelity, et bioteknologiselskap som leverer regenerativ teknologi til forsvarsdepartementet. “Disse [muskelklaffoverføringer] fungerer vanligvis ikke så bra, for for at en muskel skal fungere, trenger den bevaring, den må ha nerver som løper gjennom den. Så du må også koble til alle nervene og blodårene på nytt for å holde den implanterte muskelen i live og fungere. Dette er noe som er veldig vanskelig å gjøre. ”
Huang leder et nytt teknologiprosjekt for muskelregenerering, som tar sikte på å endre selskapets eksisterende teknologi for å løse tap av volumet muskler.
"Det viktigste er at det åpenbart er det store, ikke-oppfylte kliniske behovet for et produkt som dette, spesielt for pasientpopulasjonen som vi ser på, for militærtjenestemenn og kvinner, " sier Huang.
Acelity ommarkerte for et par år siden, men kjernevirksomhetene befinner seg i sårregenerering, og produktene kan bli funnet på militær- og veteransykehus, så vel som offentlige, og til og med i krigssoner. De inkluderer primært sårbehandling med negativt trykk (som trekker ut væske og bringer blod til såret), baner av organisk materiale som kalles vevsmatriser for utvinning av hudsår, og en konserveringsløsning som holder vevsmatriksene levedyktige i opptil to år.
Disse matrisene er hva Huang hopper av når hun bygger opp muskelregenerasjonsteknologien.
Hun starter med en grisemuskulatur, og bruker en proprietær prosess som strips vevet i alle cellekomponenter, som kan forårsake betennelse eller til og med bli avvist av kroppen. Det resulterende materialet, kalt en acellular muskelmatrise, ser uhyggelig ut som ekte muskler, komplett med tekstur og fibre, bortsett fra at det er blekt og nesten gjennomskinnelig.
Deretter blir matrisen implantert kirurgisk, og pass på å justere den slik at den samsvarer med det eksisterende vevet. Med rehabilitering og terapi for å hjelpe det eksisterende muskelvevet å vokse, argumenterer Huang for at det kan reparere muskelen sammen.
En nyere artikkel i Biomaterials av Corona undersøker bruken av acellulære matriser for å helbrede tap av volumetri muskler. Konklusjonen hans er mindre rosenrød, og konkluderte at mens muskelutvinning skjer, er det ikke i en slik grad at det gir kraften som trengs for at muskelen skal operere. "De eksisterende dataene støtter ikke kapasiteten til akellulære biologiske stillaser til å fremme et fysiologisk meningsfullt volum av skjelettmuskelvev, " skrev Corona og medforfatter Sarah Greising. Når det er sagt, legger de til at "biologiske stillasstellinger er et viktig verktøy for VML-reparasjon som bør fortsette å utvikles i forbindelse med andre terapeutiske strategier for biomateriell, biologisk og rehabiliterende arbeid."
Huang sier at hun har fått prosessen med å jobbe i rotter. Dernest kommer større dyr, og hun er ikke opptatt av å spekulere lenger enn det, selv om hun sier at hun jobber for å utvide størrelsen på matrisene, som opprinnelig var omtrent seks centimeter kvadrat.
"Personlig, for meg, har dette prosjektet vært et av de mest tilfredsstillende prosjektene jeg har jobbet med, " sier hun. "Spesielt siden det kan hjelpe en pasientpopulasjon som har ofret så mye for landet vårt."
