Aktualności
Badania
22 Września
Źródło: www.pk.edu.pl
Opublikowano: 2021-09-22

Innowacyjny materiał do leczenia niewydolności nerek

Polscy naukowcy z ośrodków w Krakowie i Lublinie opracowali nowatorskie materiały, które mogą przyśpieszyć prace nad sztuczną nerką. Wyniki swoich badań opublikowali właśnie w prestiżowym czasopiśmie Amerykańskiego Towarzystwa Chemicznego „ACS Applied Materials & Interfaces”. 

Obecnie chorym z poważną niewydolnością nerek można pomóc jedynie poprzez przeszczep nerek albo dializy. Zespół naukowców z Politechniki Krakowskiej, Uniwersytetu Medycznego w Lublinie, Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie, Małopolskiego Centrum Biotechnologii Uniwersytetu Jagiellońskiego, Instytutu Mechaniki Górotworu PAN oraz Instytutu Katalizy i Fizykochemii Powierzchni PAN, zaproponował innowacyjną alternatywę w postaci sieci metaloorganicznych do pochłaniania toksyn mocznicowych. Materiał mógłby znaleźć zastosowanie w sztucznym organie, wszczepianym pacjentowi z niewydolnością nerek.

Urządzenia do dializ bazują w procesie oczyszczania toksyn na membranach celulozowych lub zmodyfikowanych polimerach. Celem naszych badań było opracowanie metod modyfikacji i charakterystyka materiałów opartych o sieci metaloorganiczne, które można zastosować w opracowaniu wszczepianej pacjentowi sztucznej nerki. Inspiracją były dla nas prowadzone w Stanach Zjednoczonych prace nad takim właśnie niewielkim urządzeniem, które może uwolnić chorych od uciążliwych dializ w dzisiejszej formie – mówi prof. Przemysław Jodłowski  z Politechniki Krakowskiej, koordynator prac zespołu naukowców.

Jako skuteczny pochłaniacz toksyn mocznicowych badacze zaproponowali autorsko zmodyfikowany materiał, oparty na sieciach metaloorganicznych.

Dokonana przez nas zmiana struktury materiału o nazwie UiO-66 polegała na zwiększeniu liczby defektów strukturalnych. Ponadto w szkielecie struktury musiały znaleźć się odpowiednie grupy funkcyjne, które chętnie wiązałyby toksyny mocznicowe. Optymalizacja tych dwóch parametrów okazała się strzałem w dziesiątkę – podkreśla prof. Jodłowski.

 Bezpiecznie dla nerek i krwi

Innowacyjny materiał powstał w laboratoriach Wydziału Inżynierii i Technologii Chemicznej Politechniki Krakowskiej. Wyniki badań nad nim, opublikowane w amerykańskim czasopiśmie naukowym „Applied Materials & Interfaces”, są częścią pracy doktorskiej mgr inż. Klaudii Dymek (realizowanej w Szkole Doktorskiej PK pod kierunkiem prof. Jodłowskiego). Na Politechnice powstała też charakterystyka materiału pod względem kinetyki adsorpcji toksyn mocznicowych. Badania in vitro i in vivo prowadzono z kolei na Uniwersytecie Medycznym w Lublinie. Kluczowa była w nich m.in. odpowiedź na pytanie: czy takie materiały będą bezpieczne dla pacjentów.

Badania cytotoksyczności oraz hemotoksyczności wykazały, że opracowane materiały są bezpieczne między innymi dla komórek nerek czy krwi zdradza dr n.med. Anna Boguszewska-Czubara, prof. UML, kierująca badaniami na lubelskiej uczelni.

W pozostałych ośrodkach prowadzona była charakterystyka otrzymanych materiałów. Naukowcy wykorzystali szereg metod badawczych, począwszy od technik dyfraktometrycznych, spektroskopii oscylacyjnych i elektronowych, spektroskopii magnetycznego rezonansu jądrowego, mikroskopii elektronowej, technik sorpcyjnych czy symulacji molekularnych. Badania in vivo obejmowały testy na całej gamie komórek, m.in. nerek, oraz badania nad hemotoksycznością otrzymanych materiałów.

Sztuczna nerka coraz bliżej

Naukowcy wykorzystali doświadczenia z wcześniejszych eksperymentów nad stosowaniem chlorochiny w leczeniu i zapobieganiu ciężkiemu przebiegowi zakażenia koronawirusem (w opublikowanych w styczniu br. badaniach Polacy zaproponowali nieznany dotąd sposób podawania chlorochiny, stosując jako nośnik leku właśnie sieci metaloorganiczne). Układy, które okazały się skuteczne w transporcie chlorochiny, tym razem miały działać odwrotnie – usuwać toksyny mocznicowe. A to, jak oceniają uczeni, było o wiele bardziej skomplikowanym wyzwaniem badawczym ze względu na zróżnicowaną budowę chemiczną toksyn i ich preferencyjne wiązanie się z białkami zawartymi w moczu.

Jak zapowiadają twórcy, rozwiązanie może być krokiem do opracowania sztucznej nerki polskiej produkcji.

W dalszych pracach chcemy skupić się na ustrukturyzowaniu opracowanych materiałów, a następnie opracowaniu urządzenia. Będziemy musieli zaangażować w te badania specjalistów z innych dziedzin, m.in mechaniki płynów – zapowiada prof. Przemysław Jodłowski.

źródło: PK

Dyskusja (0 komentarzy)