Biomateriał w strzykawce może przyśpieszyć zrastanie kości

Dr Łukasz Szymański z Instytutu Genetyki i Biotechnologii Zwierząt PAN pracuje nad biomateriałem z nanowłókien, który można wstrzykiwać bezpośrednio w miejsce złamania. Docelowo pomoże on pacjentom, których kości zrastają się zbyt wolno lub kiedy proces ten utrudniają problemy związane m.in. z osteoporozą.

Nad nanostrukturalnymi rusztowaniami polimerowymi do wspomagania regeneracji kości pracuje dr Łukasz Szymański z Instytutu Genetyki i Biotechnologii Zwierząt PAN. Naukowiec jest laureatem konkursu LIDER NCBR, a jego zespołowy projekt otrzyma maksymalne przewidziane dofinansowanie – 1,8 mln złotych.

Jak wyjaśnił serwisowi Nauka w Polsce dr Szymański, substytuty kości wykonane z nowoopracowanego biomateriału będą umieszczane w szczelinie złamania za pomocą strzykawki. Biomateriał zwiększy aktywność komórkową i molekularną, ułatwiając transport składników odżywczych w tkance. Półpłynna forma biomateriału pozwoli mu pozostać na miejscu wszczepienia.

Posiłki dla regenerującej się kości

W ramach projektu naukowego pod kierownictwem dr. Szymańskiego badacze wykonują z nanowłókien rusztowania przyjazne dla środowiska. Proces ich tworzenia obejmuje technikę elektroprzędzenia. Rusztowania zawierają wyselekcjonowane peptydy. Stymulują one wzrost i regenerację kości, wspomagając budowanie nowej tkanki. W ich skład wchodzą też aminokwasy, które pomagają w procesie gojenia kości poprzez produkcję kolagenu. Substancje pomocnicze są uwalniane, gdy biomateriał jest wystawiony na promieniowanie elektromagnetyczne. Dodatkowo na powierzchni nanowłókien przyłączane są nanocząstki srebra, które mają zapobiec rozwojowi bakterii i wspomagać tworzenie naczyń krwionośnych.

Dr Szymański wymienia cztery główne zalety materiału. – Po pierwsze będzie on przekazywać specjalne sygnały, które pomogą komórkom macierzystym poruszać się i zasiedlać miejsce złamania. Nanowłókna w materiale stworzą pory, przez które łatwiej będzie przenikać odżywczym substancjom. Biomateriał będzie działał w taki sposób, aby pobudzać proces gojenia kości. Ponadto ma być łatwy w użyciu, co ułatwi pracę ortopedom, chirurgom i personelowi medycznemu – wylicza.

Skuteczne leczenie złamań

Jak podkreśla naukowiec, obecne metody leczenia złamań są kosztowne i czasochłonne. W najtrudniejszych przypadkach przy opóźnionym zrastaniu się stosuje się m.in. przeszczepy kości, wszczepienia rusztowań, a także wstrzykuje się substancje stymulujące wzrost tkanki kostnej. Te procedury często wymagają operacji chirurgicznej, co niesie ze sobą ryzyko powikłań, takich jak krwawienie czy zakażenie.

W fazie rozwoju znajduje się terapia komórkami macierzystymi i – jak ocenia dr Szymański – nowy biomateriał może przyczynić się do powstania nowych metod związanych z dostarczaniem takich komórek w miejsce złamania. Może on też przynieść liczne korzyści także w dziedzinie chirurgii twarzowo-szczękowej i stomatologii.

Materiał ma spełniać potrzeby osób, których kości goją się zbyt wolno lub w ogóle się nie zrastają. Problemy z opóźnionym zrastaniem się kości dotykają 5-10% osób z urazami, zwłaszcza przy złamaniach kości udowej i piszczelowej w wyniku wypadków np. samochodowych. Wiek pacjenta wiąże się z ryzykiem – im starszy pacjent, tym większe ryzyko powikłań przy leczeniu złamań, zwłaszcza u osób z osteoporozą. Wśród młodszych pacjentów złamania kości najczęściej wynikają z urazów takich jak kontuzje sportowe, upadki z wysokości oraz coraz bardziej problematyczne dla systemów opieki zdrowotnej na całym świecie – wypadki komunikacyjne.

– Dobrze wykonana regeneracja kości, dająca efekt przewidywalny, długoterminowy, tak, aby po 20-30 latach mieć tę kość w tym samym miejscu, jest podstawą implantologii. Dobrze zbudowana w tym temacie wiedza procentuje – mówi implantolog dr Michał Szczutkowski.

Źródło: https://naukawpolsce.pl/