Nauka dla Społeczeństwa

14.04.2024
PL EN
13.10.2023 aktualizacja 18.10.2023

Polimerowe, biodegradowalne i pokryte lekiem – to kierunek rozwoju stentów w PAN

Stenty tworzone w  CMPW PAN w Zabrzu Stenty tworzone w CMPW PAN w Zabrzu

Biodegradowalne polimery, przy użyciu których można otrzymać implanty sercowo-naczyniowe w formie stentów pokrytych lekiem – nad takim rozwiązaniem pracują naukowcy z jednostki PAN w Zabrzu. Jak zapewniają, technologię mają już gotową, a pojedynczy wydruk trwa 3 minuty.

Implanty powstają w Centrum Materiałów Polimerowych i Węglowych PAN w Zabrzu (Śląskie) – w Pracowni Polimerowych Materiałów Biomedycznych, kierowanej przez prof. Janusza Kasperczyka.

Stent to implant medyczny, stosowany do utrzymania prawidłowego kształtu tętnic, które zostały dotknięte miażdżycą oraz do zapobiegania ich ponownego zwężenia. Wygląda jak walec o średnicy wynoszącej ok. 3-8 mm i strukturze cienkiej siateczki o grubości 150-200 mikronów.

Jak przypomniał dr Mateusz Stojko z CMPW, właśnie stentowanie jest teraz jedną z najpowszechniejszych i najlepszych metod leczenia choroby wieńcowej, będącej z kolei jedną z najczęstszych przyczyn śmierci w krajach rozwiniętych.

Jakub Włodarczyk z CMPW dodał, że obecnie stenty wykonuje się z różnych materiałów, najczęściej z metalu.

„Głównym problemem metalowych stentów jest jednak to, że ciało obce pozostaje w organizmie na zawsze, co jest kłopotliwe m.in. ze względu na ryzyko wystąpienia zakrzepicy i konieczność przyjmowania leków na stałe. Ponadto, na chorobę wieńcową cierpi coraz więcej młodych ludzi, co stwarza prawdopodobieństwo konieczności ponownego zaaplikowania stentu w to samo miejsce, a w przypadku metalowych stentów taka reinterwencja chirurgiczna jest zazwyczaj niemożliwa” – tłumaczył w rozmowie z Nauką w Polsce młody naukowiec, finiszujący swój doktorat.

Zespół z Zabrza proponuje więc polimerowe stenty z materiału ulegającego biodegradacji – czyli takiego, który po wprowadzeniu do naczynia krwionośnego i spełnieniu swojej funkcji utrzymania jego kształtu, zostanie wchłonięty i wydalony przez organizm.

Skan stentu wieńcowego otrzymany za pomocą profilometru optycznego. Źródło: CMPW PAN
Skan stentu wieńcowego otrzymany za pomocą profilometru optycznego. Źródło: CMPW PAN

Jak mówili badacze, choć same stenty z polimerowych i biodegradowalnych materiałów nie są nowością (przed kilkoma laty były już dopuszczone do zastosowania klinicznego, jednak wycofano je z uwagi na problem niecałkowitego i nieprawidłowego rozpuszczania się w ciele człowieka), to rozwiązanie zaproponowane przez zespół prof. Kasperczyka jest innowacyjne z kilku powodów.

Pierwszym jest rodzaj materiału – terpolimer, czyli polimer składający się z trzech rodzajów jednostek podstawowych – tzw. merów. „Za ich pomocą możemy sterować właściwościami całego materiału, aby spełniał on wszystkie wymogi polimerów biomedycznych: brak toksyczności, degradowalność w warunkach biologicznych, ale też odpowiednia wytrzymałość mechaniczna. Dodatkowo nasz materiał jest w dużej mierze amorficzny, czyli bezpostaciowy, jak np. szkło, co ułatwia równomierną degradację” – tłumaczył Włodarczyk.

Synteza (czyli połączenie) trzech materiałów w jeden wykonywana jest również w Centrum Materiałów Polimerowych i Węglowych PAN w Zabrzu, gdzie naukowcy zajmują się polimerami biomedycznymi od lat.

Drugą innowacją jest sposób otrzymywania stentów – za pomocą technologii mikrowtrysku.

„Obecnie powszechnie stosowaną metodą wytwarzania polimerowych stentów jest wytłaczanie i późniejsze cięcie laserowe. Z kolei stosowany przez nas mikrowtrysk, choć jest uważany za technologię bardzo trudną w użyciu, jest znacznie szybszy i jednoetapowy (przy każdej obróbce termicznej polimer traci swoje właściwości), a co za tym idzie: mniej energochłonny. Pozostaje jedynie kwestia strat materiału, ponieważ zmagamy się z dużą ilością odpadów w trakcie samego wydruku – taki odpad nie nadaje się do ponownego użycia jako biomateriał, ale do innych zastosowań – tak; nad tym jeszcze pracujemy” – mówił Włodarczyk.

Plusem jest też szybkość procesu – sam stent wytwarzany tą metodą powstaje obecnie w około 3 minuty. Następnie trzeba go pokryć powłoką zawierającą lek przeciw restenozie (ponownym zwężeniu się naczyń krwionośnych po zabiegu) oraz zacisnąć na tzw. balon (element, który jest wprowadzany do naczyń krwionośnych podczas operacji) i poddać sterylizacji.

Powierzchnia stentu. Obraz uzyskany za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego. Źródło: CMPW PAN
Powierzchnia stentu. Obraz uzyskany za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego. Źródło: CMPW PAN

Pokrycie stentu powłoką zawierającą lek to kolejna cecha opisywanych implantów. „Stenty metalowe z dodatkiem leków są już wprawdzie dostępne, jednak gdy materiał implantu i powłoki z lekiem jest taki sam (czyli polimer biodegradowalny), wówczas nie ma ryzyka rozwarstwienia, co zwiększa bezpieczeństwo i skuteczność leczenia. Co warto podkreślić, tak podany lek działa na to konkretne miejsce, ograniczając niepożądane działanie na resztę organizmu, a do tego możemy sterować szybkością jego uwalniania” – powiedział Stojko.

W ocenie badaczy proponowana przez nich metoda wytwarzania stentów wpisuje się w trend rozwoju medycyny spersonalizowanej.

„Medycyna w znacznym stopniu zmierza w stronę personalizacji, a nasze stenty dają możliwość dostosowywania niektórych parametrów do pacjenta, np. jeśli chodzi o różnice w szybkości uwalniania leku ze względu na różnice w metabolizmie osób młodszych i starszych” – powiedział Mateusz Stojko.

Badania nad opisywanymi stentami to badania podstawowe, nastawione na pozyskanie nowej wiedzy. Naukowcy liczą jednak na nawiązanie współpracy z zainteresowanym podmiotem, aby móc przeprowadzić badania przedkliniczne. „Samą technologię otrzymywania biodegradowalnych polimerowych stentów mamy już gotową” – zapewnili naukowcy z CMPW PAN w Zabrzu.

Nauka w Polsce, Agnieszka Kliks-Pudlik

akp/ bar/

Przed dodaniem komentarza prosimy o zapoznanie z Regulaminem forum serwisu Nauka w Polsce.

Copyright © Fundacja PAP 2024