Metsä on lupaava kasvualusta myös lääketieteellisille innovaatioille

Puupohjaiset materiaalit ovat saaneet runsaasti näkyvyyttä ympäristöä kuormittavan muovin korvaajina. Nyt niistä kehitetään uusia ratkaisuja myös lääketieteen käyttöön.

Vakavien sairauksien pikadiagnostiikka, sairaalabakteerien torjunta, lääkeaineiden kerääminen jätevesistä ja keinoelinten 3D-tulostaminen. Tässä muutamia esimerkkejä tutkimuskohteista, joihin etsitään ratkaisuja puupohjaisista materiaaleista.

– Puun erilaisten ainesosien hyödyntäminen terveyden edistämiseen ei ole mikään uusi asia. Esimerkiksi vedestä, sokereista, hapoista ja useista eri hivenaineista koostuvaa mahlaa on käytetty luontaisena hivenainelähteenä jo paljon ennen teollisesti valmistettuja vitamiinitabletteja, VTT:n erikoistutkija Hannes Orelma kertoo.

Vastaavasti pihkaa on käytetty haavojen hoitoon, ja tervalla on parannettu ihottumia ja suojattu amputoituja raajoja. Vanha kansa ei vielä tuntenut puun eri ainesosia tai niiden vaikutusmekanismeja, mutta puun parantaviin ominaisuuksiin uskottiin vahvasti – eikä syyttä.

– Nykyisin puun rakenteesta, sen eri komponenteista ja niiden ominaisuuksista on jo olemassa melko paljon tutkimustietoa. Tiedämme, että esimerkiksi pihkan haavoja parantava vaikutus perustuu sen sisältämiin antibakteerisiin ainesosiin, Orelma sanoo.

Muun muassa juuri pihkan käyttö lääkinnälliseen tarkoitukseen on kokenut vahvasti uuden tulemisen. Suomalaisen Repolar Oy:n kehittämää pihkasalvaa käytetään vaikeiden haavojen hoitoon useissa sairaaloissa, ja sille on kysyntää myös kansainvälisillä markkinoilla. Pihkavoiteista on osoitettu olevan apua jopa mikrobilääkkeille vastustuskykyisten bakteereiden nujertamisessa.

– Bakteerit eivät pysty kehittämään vastustuskykyä pihkan sisältämille antibakteerisille ainesosille, minkä vuoksi pihkasalva saattaa joskus jäädä ainoaksi vaihtoehdoksi, jolla esimerkiksi sairaalabakteerien aiheuttamia ihotulehduksia voidaan hoitaa.

Puun terva sisältää pitkälti samoja ainesosia kuin pihka. Nykyisin sitä käytetään estämään ihon hilseilyä ja helpottamaan muun muassa psoriasiksen oireita. Terva sisältää kuitenkin myös karsinogeenejä, mikä rajoittaa sen käyttöä.

Lukuisia käyttökohteita

Tunnetuin puusta saatava lääkinnällinen aine on todennäköisesti ksylitoli, jota käytetään ehkäisemään hampaiden reikiintymistä.

– Selluloosaa on puolestaan käytetty pitkään esimerkiksi lääketablettien sidos- ja tukiaineena. Selluloosajohdoksista voidaan valmistaa muun muassa niin sanottuja tukifilmejä, joita käytetään kirurgiassa estämään haavakudosten tarttumista sisäelimiin, Orelma kertoo.

Hyödyllinen sovellus on myös verenvuotoa hillitsevä kuitumateriaali, jota käytetään traumapotilaiden voimakkaiden verenvuotojen tyrehdyttämiseen ja kroonisten haavojen hoitoon.

– Puun ainesosia voidaan siis jo nyt hyödyntää lääketieteessä lukuisiin eri tarkoituksiin, ja uusia sovelluksia kehitetään jatkuvasti lisää.

Pikatestejä diagnostiikan avuksi

Aalto-yliopistosta tekniikan tohtoriksi väitelleen Orelman henkilökohtaisena kiinnostuksen kohteena ovat erityisesti bioaktiivisten selluloosamateriaalien tarjoamat mahdollisuudet.

– Tutkimuksen alla ovat muun muassa nanoselluloosafilmistä valmistettavat diagnostiset pikatestit, jotka voidaan räätälöidä tunnistamaan liuoksista erilaisia proteiineja. Niiden avulla voidaan esimerkiksi etsiä virtsasta veren proteiineja ja päästä nopeammin mahdollisen vakavan sairauden jäljille. Testien kehitystyössä on mukana useiden eri alojen osaajia – muun muassa lääkäreitä.

– Sairaaloiden käyttöön on kehitteillä myös antibakteerisia kankaita, joilla pyritään hillitsemään sairaalabakteerien ja infektioiden leviämistä.

Orelma kertoo, että nanoselluloosasta valmistettuihin kankaisiin kaavaillaan myös ominaisuuksia, jotka reagoivat pintoja pyyhittäessä mahdollisiin taudinaiheuttajiin väriä vaihtamalla.

Korvanlehtiä 3D-printteristä

Yksi hätkähdyttävimmistä uusista käyttösovelluksista on nanoselluloosasta tulostettavat keinoelimet. Jos Vincent van Gogh eläisi meidän aikakaudellamme, hänelle voitaisiin tulostaa uusi korvanlehti, jonka ytimessä olisi suomalaista puuta.

– Nanoselluloosa on erinomainen kasvualusta soluille. Siitä voidaan tulostaa tarvittavan elimen muotoinen matriisi, jonka päälle istutetaan soluja. Matriisin huokoinen rakenne mahdollistaa sen, että solut voivat kasvaa myös matriisin sisään. Keinoelin rakentuu kerros kerrokselta, ja selluloosamatriisi jää lopulta kokonaan sen sisään. Hylkimisreaktioita ei tarvitse pelätä, koska solut eivät reagoi selluloosan kanssa, Orelma selittää.

Kiinnostava innovaatio on myös jätevedestä lääkeaineita itseensä keräävä kuitulanka, joka syntyi vaateteollisuuden tarpeisiin kehitetyn kuitulangan sivutuotteena.

– Huomasimme, että tämä suoraan puukuidusta kehitetty materiaali turposi vedessä tehokkaasti. Tämä on hyvä ominaisuus, jos materiaalin avulla halutaan napata jotakin kiinni.

VTT:llä seurataan tarkkaan uutisointia globaaleista ongelmista, joihin lukeutuvat muun muassa vesistöihin päätyvät lääkeaineet.

– Tutkijaryhmällä syntyi ajatus lankamateriaalin räätälöimisestä siten, että se voisi kiinnittää vesistöjä kuormittavia lääkeaineita itseensä. Testasimme menetelmää keräämällä jätevesistä e-pillereistä peräisin olevia hormoneja, ja menetelmä näytti toimivan hyvin.

Orelman mukaan monet lääkeaineet ovat erittäin huonosti hajoavia ja siten ympäristön kannalta ongelmallisia. Ne läpäisevät vedenpuhdistamoiden järjestelmät ja päätyvät lopulta käsittelemättöminä luontoon.

– Meristä lääkeaineiden poistaminen on lähes mahdotonta, mutta esimerkiksi sairaaloiden jätevesijärjestelmistä niitä kannattaisi kerätä. Toivomme, että löydämme nyt sopivan kumppanin kehittämään vesistöjen suojeluun soveltuvaa menetelmää kanssamme. Uusien innovaatioiden kehittäminen vaatii monipuolista ja laaja-alaista yhteistyötä, Orelma muistuttaa.

TEKSTI LEENA HULSI • KUVA OLLI HÄKÄMIES