Onderzoekers van ETH Zürich en Empa hebben een hydrogelimplantaat ontwikkeld dat endometriose kan helpen voorkomen, een aandoening die veel vrouwen treft. Deze innovatie fungeert ook als voorbehoedsmiddel.
Hydrogels hebben een verscheidenheid aan gebruiksmogelijkheden, waaronder contactlenzen, het afleveren van medicijndoses in het lichaam, vochtinbrengende crèmes, wateropslag in de bodem, het reinigen van vervuild water en als geleer- en verdikkingsmiddelen. Een hydrogel is een gel gemaakt van een soort plastic dat water kan binden. Onderzoekers van ETH Zürich en Empa hebben nu het eerste hydrogelimplantaat ontwikkeld dat is ontworpen voor gebruik in eileiders. Deze innovatie vervult twee functies: de ene is om als anticonceptiemiddel te fungeren, de andere is om te voorkomen dat de ontvanger überhaupt endometriose ontwikkelt of om de verspreiding te stoppen als dat toch gebeurt.
Ongeveer vier jaar geleden voegde Inge Herrmann haar onderzoeksgroep bij de afdeling Werktuigbouwkunde en Procestechniek van ETH en Empa toe. Het nieuwe lid was een senior arts, gespecialiseerd in gynaecologie, die graag klinisch geïnspireerd onderzoek wilde doen. Dit soort interdisciplinaire samenwerking was een experiment voor het hele team. Hun oorspronkelijke doel was om van een hydrogel een nieuw soort anticonceptiemiddel voor vrouwen te maken. Nadat het onderzoeksteam echter met de gynaecoloog begon te praten, realiseerden ze zich dat het implanteren van een hydrogel om de eileiders af te sluiten ook endometriose kon helpen voorkomen.
Endometriose voorkomen door de eileiders af te sluiten
Ongeveer 10 procent van de vrouwen lijdt aan endometriose. Het is echter nog steeds onduidelijk waardoor deze aandoening precies wordt veroorzaakt. De veronderstelling is dat tijdens de menstruatie het bloed terugstroomt langs de eileiders en in de buikholte. Dit bloed bevat cellen uit het baarmoederslijmvlies (endometrium), die zich in de buikholte nestelen en daardoor ontstekingen, pijn en de vorming van littekenweefsel kunnen veroorzaken.
De onderzoekers vonden een manier om een hydrogelimplantaat te maken dat de eileiders met succes kan afsluiten en zo een retrograde menstruatie kan voorkomen. Ze beschrijven hun bevindingen in een studie die onlangs werd gepubliceerd in het tijdschrift Advanced Materials . “We ontdekten dat het implantaat gemaakt moest worden van een extreem zachte gel – qua consistentie vergelijkbaar met een geleibaby – die geen invloed heeft op het oorspronkelijke weefsel en niet wordt behandeld en afgewezen als een vreemd lichaam”, legt Alexandre Anthis, hoofdauteur van het boek uit.
Een voordeel van hydrogels is dat ze opzwellen als ze in contact komen met vloeistof. Als gevolg hiervan heeft dit nieuwe implantaat een lengte van ongeveer twee millimeter. Maar eenmaal geïmplanteerd in de eileiders als onderdeel van een niet-chirurgische procedure met behulp van een hysteroscoop – een instrument voor het inspecteren van de baarmoederholte – zwelt het implantaat op tot meer dan het dubbele van zijn oorspronkelijke grootte. De hydrogel fungeert dan als een barrière voor zowel sperma als bloed. “Ons hydrogelimplantaat kan gemakkelijk en snel worden vernietigd, hetzij met UV-licht of met een speciale oplossing, zodat ontvangers geen invasieve en risicovolle operatie hoeven te ondergaan als ze besluiten de procedure ongedaan te maken”, zegt Herrmann.
Anthis zegt dat een van de grootste uitdagingen het vinden van de juiste balans tussen stabiliteit en afbreekbaarheid was. “We wilden er zeker van zijn dat het implantaat zowel compatibel als stabiel was.” Daartoe voerden de onderzoekers eerst ex-vivo-experimenten uit op menselijke (en dierlijke) eileiders die bijvoorbeeld waren verwijderd tijdens de behandeling van eierstokkanker. Vervolgens testten ze hun innovatie in een levend varken; na drie weken zat het hydrogelimplantaat nog steeds op zijn plaats en waren er geen tekenen van vreemdlichaamreacties.
Samen met ETH en de Zwitserse Federale Laboratoria voor Materiaalwetenschappen en Technologie (Empa) dienden de onderzoekers een patent in. Maar er is nog een weg te gaan voordat het implantaat klaar is om op de markt te komen. Het team zal op zoek gaan naar medewerkers in de industrie en de academische wereld om de technologie te brengen naar degenen die deze het meest nodig hebben. Omdat endometriose een menselijke ziekte is, is het een uitdaging om te zeggen hoe het hydrogelimplantaat zich op de lange termijn zal gedragen als het eenmaal in de eileiders is geplaatst, vooral wanneer de ontvangers zich bezighouden met inspannende fysieke activiteiten zoals sport. Bovendien is het nog onduidelijk of het blokkeren van de eileiders alleen voldoende is om endometriose te voorkomen. “We hebben databases doorzocht om gegevens te vinden over endometriosepatiënten bij wie de eileiders zijn verwijderd”, zegt Herrmann. Dergelijke gevallen zouden kunnen uitwijzen of deze maatregel daadwerkelijk de ontwikkeling van endometriose in de buikholte verhindert, voegt ze eraan toe.
“Tot nu toe is er heel weinig onderzoek gedaan op het snijvlak van materiaalkunde, procestechniek en gynaecologie. Maar dit is een onderzoeksgebied van cruciaal belang. We hopen dat ons werk zal gelden als een betekenisvolle stap in de goede richting”, zegt Herrmann, die onlangs het Ingenuity Lab in het Universitair Ziekenhuis Balgrist opende, met als doel innovatieve materiaaltechnologieën naar klinieken te vertalen.
Auteur: Deborah Kyburz