Jak zapowiada zespół z Politechniki Gdańskiej, w niedalekiej przyszłości będzie można tworzyć implanty, które znikną po wykonaniu swoich zadań, uwalniające leki prosto do miejsca działania, opatrunki przyspieszające gojenie specjalnymi substancjami, czy rusztowania dla regeneracji kości i innych tkanek.

Takie wynalazki mają powstawać dzięki polimerom, nad którymi pracuje zespół kierowany przez prof. dr hab. inż. Justynę Kucińską-Lipkę z Politechniki Gdańskiej.

Mają one w zaprogramowany sposób, z określonym w góry tempie rozkładać się w organizmie, a w tym czasie uwalniać odpowiednie substancje i pełnić inne istotne funkcje. Inne będą trwałe i mają działać w ciele całe lata.

„Projektujemy, modelujemy i badamy polimery o bardzo różnych właściwościach, które są dostosowane do różnych potrzeb” - mówi prof. Kucińska-Lipka.

„Na przykład implant ubytku kostnego musi być materiałem biodegradowalnym, rozkładać się w organizmie w określonym czasie, wprost proporcjonalnie do wypełniania się ubytku kostnego. Zupełnie inne właściwości musi posiadać implant biodra, który nie może ulec degradacji – jest on stworzony z materiału biostabilnego. Przy obu implantach chcemy jednak wspomóc proces leczenia, nie tylko mechanicznym wszczepieniem, ale również dodatkową substancją leczniczą, na przykład hydroksyapatytem. W przypadku implantu ubytku kostnego lek może wydzielać się przy okazji procesu rozpuszczania. Z kolei dla implantu stałego można zastosować leczniczą powłokę hydrożelową” - wyjaśnia badaczka.

Zachowanie polimerów naukowcy programują na dwa sposoby.

Po pierwsze robią to poprzez dobór substancji wyjściowych, z których materiały powstają oraz przez ścisłe określenie ich proporcji. Pomaga w tym komputerowy system projektowania.

Po drugie dobierają odpowiednie techniki i parametry druku 3D, z pomocą którego mają powstawać implanty.

„Mamy kilka rodzajów technologii druku 3D: z filamentu, granulatu, bądź żywicy poliaktydowej z wykorzystaniem światła UV. Ten sam materiał, poddany innej obróbce technologicznej, może znacząco zmienić swoje właściwości. Mamy już potwierdzone badania, że w druku z zastosowaniem filamentu, na szybkość degradacji implantu ma wpływ gęstość wypełnienia. Jeśli zastosujemy wypełnienie powyżej 58 proc., będzie to czas degradacji odpowiedni przy zrastaniu kości. Wypełnienie ok. 48 proc. stosujemy w tworzeniu poliuretanowych opatrunków do trudno gojących się ran. W przypadku rusztowań stosowanych w regeneracji tkanek miękkich, wypełnienie powinno być na poziomie 25 proc.” - tłumaczy prof. Kucińska-Lipka.

Z jej zespołem współpracę podjęli eksperci z Gdańskiego Uniwersytetu Medycznego. Uczestniczą m.in. w pracach nad zbudowanymi z nowych materiałów wielowarstwowymi, hybrydowymi opatrunkami do leczenia głębokich uszkodzeń skórnych, czy powlekanymi heparyną balonikami do wspomagania lewej komory serca.

Badacze prowadzą też prace nad implantem nosowym używanym po zabiegu korekcji krzywej przegrody nosowej, czy implantem umieszczanym w zatoce nosowej po operacji zatok.

Taki wszczep w ciągu 30 dni ma wydzielać odpowiednią dawkę leków sterydowych i innych terapeutycznych substancji leczniczych, a później bezpiecznie się rozłoży w procesie biodegradacji.

Korzyści mają być ogromne. Pacjent uniknie bolesnej, codziennej zmiany opatrunku, a tkanki szybciej będą się goiły.

„Prowadzimy jednocześnie badania we współpracy z Wydziałem Farmacji GUMed dotyczące biodruku. Pracujemy nad tworzeniem odpowiednich podkładów hydrożelowych do wysiewania komórek. Badania te są podstawą prac w ramach doktoratu Edyty Piłat. Badania prowadzone są w laboratoriach GUMedu pod kierownictwem prof. Michała Pikuły z Pracowni Inżynierii Tkankowej i Medycyny Regeneracyjnej. Biodruki hydrożelowe to przyszłość druku 3D w medycynie regeneracyjnej. Już dzisiaj można drukować fragmenty tkanek miękkich czy chrzęstnych, które wszczepione do organizmu ludzkiego podejmują funkcję taką jak naturalne tkanki” - opowiada prof. Kucińska-Lipka.

Wszystkie podjęte projekty uwzględniają konkretne potrzeby lekarzy i mają znaleźć zastosowanie w leczeniu chorych.

Badania prowadzone m.in. są ramach projektów „Inicjatywa Doskonałości - Uczelnia Badawcza”: Radium i Palladium.

Warto zaznaczyć, że nowoczesne polimery to jeden z filarów przyszłości medycyny.

„Badania nad materiałami biodegradowalnymi wciąż się poszerzają i otwierają nowe możliwości. Przynoszą też niezwykłą satysfakcję, kiedy odkrywamy właściwości danego materiału, który potem może zostać użyty w medycynie, kosmetologii czy innej branży i po prostu służyć ludziom” - mówi dr hab. inż. Justyna Kucińska-Lipka.

Więcej informacji tutaj.

PAP - Nauka w Polsce, Marek Matacz

mat/ agt/