Innowacyjny implant zapewni szybszą regenerację kości?

Polscy naukowcy, w tym biolodzy Uniwersytetu Łódzkiego, pracują nad implantem, który ma przyspieszyć gojenie uszkodzeń kości oraz działać przeciwzapalnie i przeciwdrobnoustrojowo. Badania mogą okazać się przełomowe dla rozwoju medycyny regeneracyjnej.

Trwające prace naukowców z różnych uczelni w kraju realizowane są w ramach interdyscyplinarnego projektu „Wielofunkcyjne kompozyty aktywne biologicznie do zastosowań w medycynie regeneracyjnej układu kostnego” Fundacji na rzecz Nauki Polskiej. Całkowity budżet przedsięwzięcia to 12 mln zł z czego 4,5 mln przypada na utworzenie zespołu i badania biologiczne realizowane przez zespół Uniwersytetu Łódzkiego (UŁ).

Celem prac grona naukowców tworzącego interdyscyplinarną sieć OsteoRegNET jest opracowanie nowych polimerowo-ceramicznych biomateriałów kompozytowych przeznaczonych do zastosowania w medycynie regeneracyjnej układu kostnego. – Kompozyty aktywne biologiczne to implanty, które mają zastąpić naturalną tkankę kostną, ale przede wszystkim przyspieszyć jej regenerację i sprawić by kość odbudowywała się prawidłowo, bez stanów zapalnych. Można więc powiedzieć, że wszczepiany implant „dekorujemy” substancjami, które wcześniej zostały przez nas przebadane i mamy pewność co do ich skuteczności. Działanie tych substancji może być przeciwzapalne, przeciwdrobnoustrojowe i proregeneracyjne. Dzięki temu implant będzie lepiej współpracował z organizmem – wyjaśniła dr Karolina Rudnicka z Katedry Immunologii i Biologii Infekcyjnej Wydziały Biologii i Ochrony Środowiska UŁ.

Dodała, że opracowywany w ramach projektu implant ma zawierać komponenty, które wcześniej zostały zbadane i uznane przez naukowców za najbardziej korzystne dla procesu odnowy podczas regeneracji uszkodzonej tkanki kostnej. Podobne rozwiązania są już stosowane na świecie, lecz nie używa się do nich tych substancji, nad którymi pracują polscy naukowcy. Wśród nich są m.in. innowacyjne bazy polimerowo-ceramiczne pokrywane czynnikami wzrostowymi wspomagającymi ukrwienie implantu VEGFA i wykazującymi działanie przeciwzapalne TGF-beta. – Działają one podobnie jak SMS, który wysyłają komórki odpornościowe, żeby dać znać innym komórkom, co należy produkować w organizmie. Możemy wykorzystać te wiadomości, modelując odpowiedź. Dajemy znać komórkom, że nie chcemy w organizmie stanu zapalnego i one odpowiednio reagują. Tę samą odpowiedź dostalibyśmy w procesie fizjologicznym, ale znacznie później – tłumaczyła biolożka.

Jak działają innowacyjne kompozyty?

Kompozyty mają kilka funkcji, w tym stymulacji komórek kostnych do namnażania się i tworzenia tkanki kostnej (właściwości osteoindukcyjne), działanie pro regeneracyjne, wspierające proces naprawczy komórek, przeciwdrobnoustrojowa (z użyciem antybiotyku) oraz działanie przeciwzapalne.

Jak zwróciła uwagę dr Rudnicka, kolejną ważną funkcją implantu jest biozgodność. Implant nie może być toksyczny, ani powodować alergii i drażnić komórek. –  To oczywiście też badamy zarówno w modelach komórkowych jak i in vivo, w ten sposób mamy pewność, że implanty będą nie tylko aktywne ale i bezpieczne – zapewniła.

Projekt, w którym biorą udział biorą udział również naukowcy z Politechniki Wrocławskiej, Politechniki Krakowskiej i Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych Sieci Łukasiewicza realizowany jest od dwóch lat.

Naukowcy wykazali już, które substancje i w jakich stężeniach i formie mogą wspierać procesy regeneracyjne kości. – Potrafimy je też wyselekcjonować, dzięki temu w przyszłości będzie można dodawać te czynniki na przykład do opatrunków hydrożelowych, ułatwiających gojenie ran – zaznaczyła dr Rudnicka.

Głównym celem zadania jest stworzenie implantu, który będzie wszczepiany osobom po urazach kostnych i sprawi, że czas ich hospitalizacji i rehabilitacji znacząco się skróci.

Prowadzone są już rozmowy z firmami produkującymi implanty, aby po zakończeniu projektu, produkt mógł trafić na rynek. – Trwają również konsultacje z chirurgami i transplantologami. Rozmawiamy o ich oczekiwaniach, ustalamy czy jest możliwe wszczepienie naszych implantów, a także o tym jak szybko implant powinien się metabolizować w organizmie. Ostateczny plan jest taki, żeby sprzedać licencję firmie, która wdroży go na rynek – podkreśliła biolożka.

– Teoretycznie tytan, z którego wykonywane są implanty, uważany jest za materiał bioobojętny. On nie powinien dawać objawów uczulenia, ale rzeczywiście w pewnych przypadkach dochodzi do powikłań – mówi dr n. med. Wojciech Popowski. – Oprócz tytanu, którego w implancie jest 80, 90, czasem 99%, są też pozostałe składniki. Może to być żelazo, wodór, ale też wolfram – i to czasem powoduje problemy – dodaje dr hab. n. med. Kornel Krasny.

Źródło: https://naukawpolsce.pl/