Więcej o biozgodności i biotolerancji – słabo znane problemy medycyny z implantami i nie tylko

W poprzednim poście wspominałem nieco o biozgodności. Jest to na tyle ciekawy problem,że warto go omówić dokładniej,ponieważ w najbliższych latach w Polsce i pozostałych krajach nie należy oczekiwać wystarczająco dynamicznego rozwoju implantów o charakterze wystarczająco organicznym,hodowli organów itd dla szerokiego zastosowania.Wbrew pozorom, nie chodzi tu też tylko o osoby starsze – medycyna „estetyczna”,implanty zębowe i medyczne mogą być potrzebne każdemu w pewnym momencie życia.

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/1f/Single_crown_implant.jpg/230px-Single_crown_implant.jpg

Kwestia biozgodności i biotolerancji musi być zatem właściwie zrozumiana, zwłaszcza w środowisku medycznym i wśród producentów implantów medycznych,ponieważ w przeciwnym przypadku, koszty zdrowotne poniesie pacjent.Jak wiadomo na zdrowiu nie powinno się oszczędzać.Problem jednak pojawia się,gdy nie dostrzegamy tych „oszczędności”. Ponieważ inaczej, efekty możemy ponieść osobiście,lub nasi klienci.Skupmy się zatem na konkretnych problemach. Jednym z głównych problemów, związanych z biozgodnością i biotolerancją jest toksyczność dla tkanek danych materiałów oraz reakcja układu odpornościowego. W niektórych przypadkach problem jest na tyle specyficzny,że objawia się nawet reakcją alergiczna na niektóre metale:

https://i0.wp.com/www.alergias.net/wp-content/uploads/2012/03/alergia-metal-reloj.jpg

Na przykład na złoto/stopy złote alergię ma 5-15% populacji. Przypuszczalnie jeszcze bardziej popularna jest alergia na nikiel – ok. 30% populacji (szczególnie kobiet,co jest związane z częstym korzystaniem z biżuterii) przejawia objawy tej alergii. Co najgorsze, w praktyce, ponieważ każdy człowiek jest inny, zatem każdy człowiek inaczej reaguje, więc przewidywanie reakcji biologicznej na materiały obarczone jest sporą niepewnością.Problem jest jeszcze poważniejszy w przypadku reakcji tkanek i organów wewnętrznych organizmu, oraz praktycznego oddziaływania toksycznego.Co ciekawe wymienione powyżej złoto, pomimo reakcji alergicznych, w praktyce nie jest zaliczane do związków toksycznych- ale przecież istnieją wyraźnie anglojęzyczne strony medyczne o zatruciu złotem.

Podobnie srebro – generalnie nanocząsteczki srebra uważane są za pożyteczne środki antybakteryjne. Srebro wydaje się jednak, w dużej części obosiecznym rozwiązaniem, zwłaszcza,że  istnieje przecież choroba zwana Argyrią lub srebrzycą, objawiajaca się m.in niebieską barwą skóry związana bezpośrednio z nadmiarem srebra w organizmie:

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/38/Argyria_2.jpg

a z czasem, również możliwym uszkodzeniem wzroku i narządów wewnętrznych.

Takich złożonych i niepewnych sytuacji jest więcej.Właściwie,  większość substancji jest szkodliwa w pewnych ilościach,lub jak mówił już Paracelsus: Omnia sunt venena, nihil est sine veneno. Sola dosis facit venenum czyli: Wszystko jest trucizną i nic nie jest trucizną, bo tylko dawka czyni truciznę. Dużo to komplikuje,ponieważ dawki są różne, a stosowanie nowych materiałów jest związane też z ciągłymi wątpliwościami na ich temat, ze względu na małą próbę badawczą i nieusuwalne różnice, uniemożliwiające dokonanie realnego i bezstronnego porównania.Oczywiście, z drugiej strony, obecnie nie są znane jakieś poważne reakcje na implanty tytanowe,powłoki diamentowe/diamentopodobne, czy bioceramiki jak choćby hydroksyapatyt, zatem można je uznać za bezpieczne (a przynajmniej dużo bezpieczniejsze od innych rozwiązań).

Nie zmienia to jednak faktu,że  dane nawet na temat toksyczności metali i innych substancji, nigdy nie są tak kompletne i szeroko dostępne jak w przypadku najbardziej toksycznych metali jak Glin (Al),Rtęć (Hg),Ołów (Pb) itd… :

https://i1.wp.com/biosanctuary.com/biosanctuary/wp-content/uploads/2012/05/Toxic-Metals-Screen.png

http://www.colonista.com/.a/6a00e551d294ef883301348874fdd0970c-800wi

Nieliczne miarodajne opracowania,takie jak artykuł panów Marciniaka i Paszendy są oczywiście dobrymi i merytorycznymi opracowaniami, które przekazują ważne informacje na temat wpływu niektórych metali i ich związków pochodzących z implantów na organizm ludzki,lecz czy ta wiedza jest właściwie spopularyzowana ?

Przecież jest nadal przerażającym faktem,że w Polsce nadal stosowane są przez dentystów amalgamaty zawierające rtęć.Co szczególnie poważne – nikt nawet nie ostrzega pacjentów,że do leczenia ich zębów zostanie zastosowana trucizna która będzie prawdopodobnie powoli podkopywała ich zdrowie. Oczywiście niektórzy twierdzą,że absolutnie nie ma dowodów,na szkodliwość rtęci w amalgamatach, pomimo tego,że nawet w Rosji nie są już one traktowane tak bezkrytycznie jak w Polsce.Ludzie ci  wysuwając wniosek, że „brak dostatecznych dowodów” – co stanowi ulubioną frazę – wytrych naukowców – i to, pomimo licznych opracowań sugerujących niebezpieczeństwo – usprawiedliwiają po prostu stosowanie niebezpiecznego rozwiązania jedynie dla wyimaginowanego „zysku” (ale przecież zatrucie grozi nie tylko pacjentowi ale i dentyście !) ekonomicznego. Ale to nie wszystko. Również implanty zębowe, oraz endoprotezy stosowane w Polsce i nie tylko, w wielu przypadkach są oparte o żelazo nie o np. tytan. To rozwiązanie, jest też jeszcze popularne nadal za granicą.Jest tak jednak robione również głównie ze względu na koszty,gdyż realnie żelazo w organizmie, w nadmiarze, jest potencjalnie kancerogenne (czyli mogą spowodować raka), a jego właściwości nie przypominają nawet tkanki kostnej w takim stopniu jak stopy tytanu,co sprzyja długoterminowemu uszkodzeniu kości i obluzowaniu implantu – czyli, w praktyce skazaniu chorego na wózek inwalidzki…

Oczywiście koszt, jest to również powód,dla którego w Polsce NFZ refunduje jak dotychczas tylko endoprotezy:

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/0a/Hip_prosthesis.jpg/800px-Hip_prosthesis.jpg

,gdy tymczasem, prawda jest taka,że w wypadku osób młodszych, przed emeryturą, ze stosunkowo niewielkim zwyrodnieniem kości, wystarczyć może kapoplastyka.Oczywiście, nie każdy pacjent się na nią kwalifikuje – jednak to,że jest to metoda mniej inwazyjna i pozwala na powrót do aktywnego życia, bez dużego ryzyka zwichnięcia, powinno być solidnym argumentem za tą metodą.No ale koszty czysto ekonomiczne (i krótkowzroczne) powodują i tu brak refundacji – lepiej w końcu wesprzeć choćby bardziej ideologicznie kontrowersyjną, a co za tym idzie medialną metodę „in vitro” – nieprawdaż ? (Nie mam nic przeciwko metodzie in-vitro,ale priorytety niestety w medycynie powinny być nieco inne)

Czy tylko pierwiastki metaliczne są problemem ? Wiemy,że nie. Znany od dawna jest problem np. z azbestem i pylicami – bowiem wdychanie większości pyłów jest niebezpieczne dla zdrowia.Są też problemy, których przyczyn zupełnie nie znamy.Takich problemów,problemów ze zdrowiem których przyczyn się nie dostrzega – a związanych z wykorzystywanymi przez nas materiałami,ich formą i obróbką, jest niewątpliwie więcej, tak samo jak „tanich” rozwiązań przynoszących w efekcie niepotrzebne cierpienia pacjentom.

Gdy nasz organizm cierpi, uszkodzenie materiału (głównie w wyniku korozji) nie ma aż takiego znaczenia,dlatego też pominąłem te zjawiska.Są one oczywiście znaczącym problemem – tak jeśli chodzi o funkcjonowanie implantu, jak i konieczność jego wymiany – lecz nie problemem najważniejszym.Tymczasem, ignorowanie szkodliwości nawet rtęci,ołowiu czy aluminium, wciąż jest bardzo popularne w naszym kraju i nie tylko. Problem narasta.  Narasta w naszym środowisku,w naszych organizmach,w miejscach gdzie szukamy pomocy…

Niestety muszę tymi powyższymi, mało optymistycznymi i niepokojącymi zdaniami zakończyć ten wpis…

Dla osób, które ciekawi bardziej problem biozgodności i biotolerancji polecam ponadto oglądnięcie poniższego filmu po angielsku:

Nanotechnologia – Nowe Panaceum ?

Wiara w magię i myślenie magiczne nie przestały istnieć wraz z końcem średniowiecza. Ludzie w dalszym ciągu zajmują się wywoływaniem duchów,chodzeniem do wróżek,a nawet „czarami” i rzucaniem klątw. Kwitną praktyki „bioenergoterapeutów”, „mediów” i wielu innych osób które się tego rodzaju rzeczami zajmują.Przejawem „myślenia magicznego” i wiary w magię jest jak wiadomo przekonanie o jakimś bezpośrednim przełożeniu,wpływie ludzkiej myśli i pragnień,lub określonych względnie prostych rytuałów na obiektywną rzeczywistość. Co ważne, od zawsze ten sposób myślenia przenikał i do nauki funkcjonując na jej zgoła mało naukowych obrzeżach,czego nie mogli ustrzec się nawet najwięksi.Ma to może również związek z 3 Prawem Clarke’a które mówi,że: „Każda wystarczająco zaawansowana technologia jest nieodróżnialna od magii”

Chyba najmocniej wiara w magiczną moc myśli pokutuje dzisiaj w fizyce kwantowej,gdzie fundamentalny eksperyment Younga z dwoma szczelinami ,w którym „cząsteczka wie” przez ile szczelin przechodzi powoduje u wielu ludzi,nawet poważnych naukowców przekonanie, że to od ludzkiej woli/decyzji/obserwacji zależy jak zachowa się cząsteczka.To z gruntu antropocentryczne podejście jest jednak najprawdopodobniej nieprawidłowe, istnieją inne bardziej racjonalne podejścia do tego problemu,dla przykładu Feynmanowska „Suma po historiach”. Jej problem przedstawił na swoim blogu m.in. doktor Kierul z Łodzi, niestety pominął w nim jej istotę: interpretacja ta zakłada po prostu że cząsteczka (mająca jednak też naturę falową oprócz korpuskularnej – co nam również wydaje się trudne do pojęcia,przecież uczono nas w szkole, że atom,elektron czy foton to ładne foremne kuleczki –) porusza się w czasoprzestrzeni,  a więc sama wiedzieć nie musi,bo gdy przyszłość jest określona… Niestety, wciąż brak w nauce wyjaśnienia, skąd właściwie bierze się zjawisko kolapsu funkcji falowej i jak to jest z tym określeniem przyszłości,więc póki co, różni ludzie mogą jeszcze twierdzić,że potrzebna do tego jest jakaś „wyższa świadomość” itd. Pożyjemy,zobaczymy.Albo przyszłe pokolenia zobaczą…

Tymczasem jednak wiara ta nie sprowadza się tylko do tego. Innym przykładem myślenia magicznego – może nie tak spektakularnym – jest wiara w „kamień filozoficzny” i „panaceum„,pochodząca ze średniowiecznej alchemii,która uległa niewielkiemu przetworzeniu. W czasach współczesnych objawia się ona w nadmiernej optymistycznej wierze w „zbawczą” i „cudowną” moc nauki i techniki,zwłaszcza jej konkretnych osiągnięć. I nie mam tu na myśli nawet takiego transhumanizmu i twierdzenia o „osobliwości technologicznej” które wydają mi się w praktyce wątpliwe, lub możliwe do częściowego zrealizowania nieco później, niż niektóre prognozy futurystów. Rzecz w nadmiernej wierze w niektóre wynalazki i nowe odkrycia w tym nanotechnologię.

Nanotechnologia,nauka zajmująca się technicznym wykorzystaniem zjawisk zachodzących w nanoskali (czyli skali rzędu 10^-9 m) jest dziedziną będącą w ostatnich latach coraz popularniejsza, tak naukowo jak i społecznie. Nic dziwnego,że powstają przekonania jakoby dzięki nanotechnologii udało się zlikwidować choroby i starzenie (m.in. poprzez wprowadzenie „nanorobotów” które będą naprawiać nasze komórki),wiara w to,że za jakiś czas nanomaszyny będą w stanie wytworzyć wszystko od żywności, po najbardziej skomplikowane narzędzia i przedmioty których potrzebujemy. Kwitnie handel produktami które w nazwie mają magiczne słowo „nano” czy zawierają rozmaite nanocząsteczki i produkty nanotechnologii. Inni snują apokaliptyczne wizje zagłady świata dzięki nanotechnologii i nanomaszynom pożerającym wszystko na swojej drodze (tzw. scenariusz grey goo – „szarej mazi”). Niekiedy w literaturze fantastycznej, nanotechnologia jest nawet przedstawiana jako narzędzie umożliwiające zmianę wyglądu,płci,kodu genetycznego i wiele innych rzeczy.

Tego typu nadmierne oczekiwania mogą jednak (jak to zwykle bywa w przypadku nowych osiągnięć nauki i techniki) okazać się złudne. W początkach 20 wieku po odkryciu promieniotwórczości było podobnie,choć niektórym dzisiaj trudno w to uwierzyć. Radioaktywne kremy,pasta do zębów,sole do kąpieli,czekolada były sprzedawane w latach 30-tych w związku z podobną wiarą w „dobroczynną” moc promieniotwórczości:

Niemiecka Pasta do zębów Dromad-reklama http://dziwowisko.pl/promieniowanie-radioaktywne-produkty/
Radioaktywna Czekolada - Niemcy: http://dziwowisko.pl/promieniowanie-radioaktywne-produkty/

Z dzisiejszej perspektywy przerażające – prawda ? Oczywiście promieniotwórczość to nie tylko choroba popromienna i bomba atomowa, to również bomba kobaltowa stosowana w walce z rakiem, promieniowanie Röntgena, dzięki któremu można postawić wiele diagnoz w medycynie itd. Konieczna jest jednak rozwaga.

Podobnie jest w przypadku nanotechnologii. Również produkty nanotechnologii mogą być potencjalnie toksyczne,a jedną z gałęzi współczesnej nanotechnologii jest nanotoksykologia. Dokładne omówienie toksycznego wpływu nanocząsteczek można znaleźć w załączonym artykule pani Anny Marii Świdwińskiej-Gajewskiej.  Szczególnie interesujące są dla nas zdania:

„[…] Niestety nie zawsze nowo odkryte własności substancji są korzystne. W wielu przypadkach substancje niewykazujące właściwości toksycznych są szkodliwe w postaci nanocząstek (56). Liczne badania wskazują,że nanocząstki przyczyniają się do tworzenia wolnych rodników, zwiększając stres oksydacyjny, który w efekcie może prowadzić do peroksydacji fosfolipidów oraz uszkodzeń komórkowego DNA (55). Wobec wzrastającego zainteresowania nanotechnologiami zwiększa się gwałtownie liczba produktów w postaci nanocząstek. Wydatki na ich produkcję osiągnęły już sumę kilku miliardów dolarów i szacuje się, że w 2015 r. kwota ta wyniesie 1 bilion dolarów (90). Wszechobecność nanocząstek powinna jednak iść w parze ze świadomością zagrożeń, jakie mogą one wywoływać. Nanosceptycy nazwali nanocząstki „azbestem XXI wieku”[…]”

Oczywiście z 2 strony należy zachować umiar,ponieważ zastosowanie nanotechnologii w leczeniu raka daje naprawdę obiecujące rezultaty, co również jest stwierdzonym faktem naukowym,dla przykładu mogą osłabiać komórki guza; zaś jej niektóre produkty rzeczywiście mogą chronić nasze zdrowie,np. pomagać leczyć poparzenia,itd itp. Konieczna jest jednak duża ostrożność i rozwaga.

Ponadto również wiara w nieograniczoną moc nanotechnologii powinna zostać napiętnowana jako złudzenie. W nanoskali duże znaczenie mają zjawiska kwantowe i mezoskopowe a szczególnego znaczenia nabierają również efekty związane z ruchem cząstek i entropią. Z lekcji biologii wiemy (zapewne), że np. wirusy,bakterie i komórki mutują. Jest to spowodowane w gruncie rzeczy prawami fizyki i zjawiskami czysto fizycznymi.One nie są inne dla obiektów nieorganicznych.Oznacza to poważny problem z utrzymaniem długotrwałej funkcjonalności i bezpieczeństwa, np. w wypadku nanomechanizmów i nanorobotów które muszą zostać częściowo przezwyciężone, by mogły one na dłuższą metę działać – lecz z natury rzeczy nie mogą być przezwyciężone na zawsze. We współczesnej elektronice jest znane od wielu lat zjawisko elektromigracji,                        i konieczne jest stosowanie rozwiązań które mają ją opóźniać.Wszelkie urządzenia wcześniej, czy później się psują,usunięcie usterek nanomechanizmów i nanomaszyn jednak – szczególnie w żywym organizmie lub w naturalnym środowisku, czy ich usunięcie jest jednak dość problematyczne. Właściwie nie jest poruszana kwestia „nanozłomu” i „nanośmieci” które przecież nawet jeśli nie wyrządzą dużych szkód – będą sobie krążyć przez lata, a może i stulecia w przyrodzie.Niektóre rzeczy w makroskali nie będą co najmniej przez lata zbyt łatwe do otrzymania i zbyt opłacalne do wyprodukowania dzięki nanotechnologii. Pewne jest,że nanotechnologia to nie magia,jak każda z nauk i technik inżynierskich podlega ograniczeniom praw fizyki i zasad ekonomii na rynku. Dlatego też wpływ chociażby na strukturę komórkową organizmu łatwiej mógłby być osiągnięty np. dzięki inżynierii genetycznej.Która jednak również nie jest wolna od wyjątkowo poważnych zagrożeń, tych ja jednak – ze względu na brak dostatecznych kompetencji w tej kwestii tłumaczyć nie zamierzam…