Terapia celowana, podczas której nie łykamy tabletek i nie obciążamy naszej wątroby, a lek trafia bezpośrednio tam, gdzie jego działanie jest potrzebne, to szansa na znacznie skuteczniejszą i bezpieczniejszą kurację dla pacjenta. W wielu wypadkach rozwiązaniem mogą być polimery – syntetyczne bądź naturalne, biodegradowalne czy też biostabilne materiały o szerokim spektrum właściwości.
Polimery mogą być stosowane w wielu dziedzinach medycyny: chirurgii, kardiologii, laryngologii czy stomatologii. Jednak w zależności od zastosowania, mogą mieć one zupełnie inne właściwości. Zespół naukowców z Wydziału Chemicznego Politechniki Gdańskiej prowadzi badania nad projektowaniem nowych biomateriałów, które są bezpieczne dla organizmu. Materiały te są w wielu wypadkach biodegradowalne i zdolne, w określonym czasie, uwalniać substancje aktywne wspomagające leczenie precyzyjnie w miejscu ich wszczepienia.
Projektujemy, modelujemy i badamy polimery o bardzo różnych właściwościach, które są dostosowane do różnych potrzeb. 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 – tłumaczy dr hab. inż. Justyna Kucińska-Lipka, liderka grupy badawczej.
Od projektu do druku
Dobierając odpowiednie substraty oraz stosunki molowe między nimi, naukowcy uzyskują materiały o różnym czasie degradacji i bardzo szerokim wachlarzu właściwości fizykochemicznych i mechanicznych. Stosują do tego modelowanie komputerowe, ułatwiające zaprojektowanie materiału o konkretnych cechach, z którego następnie, na drukarce 3D, powstają prototypy implantów czy rusztowań tkankowych. Druk tego, co zostało zaprojektowane przez algorytm, pozwala na weryfikację zgodności właściwości teoretycznych z faktycznymi.
Na właściwości naszego produktu wpływa nie tylko materiał, z którego jest wykonany, ale również dobór metody druku 3D – wyjaśnia dr hab. inż. Kucińska-Lipka. – 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% będzie to czas degradacji odpowiedni przy zrastaniu kości. Wypełnienie ok. 48% stosujemy w tworzeniu poliuretanowych opatrunków do trudno gojących się ran. W przypadku rusztowań stosowanych w regeneracji tkanek miękkich, wypełnienie powinno być na poziomie 25% – przekonuje.
Na styku chemii i medycyny
Jej zespół współpracuje z naukowcami Gdańskiego Uniwersytetu Medycznego m.in. przy tworzeniu wielowarstwowych hybrydowych opatrunków do głębokich uszkodzeń skórnych czy baloników do wspomagania lewej komory serca, powlekanych heparyną. Trwają również prace nad implantem nosowym używanym po zabiegu korekcji krzywej przegrody nosowej, jak również implantem umieszczanym w zatoce nosowej po operacji zatok, który w ciągu 30 dni będzie wydzielał odpowiednią dawkę leków sterydowych i innych substancji leczniczych, a później ulegnie biodegradacji. Dzięki takiemu rozwiązaniu pacjent uniknie codziennej zmiany opatrunków, która jest niezwykle bolesna i wydłuża proces gojenia wrażliwych tkanek wewnątrz nosa.
Prowadzimy jednocześnie badania we współpracy z Wydziałem Farmacji GUMed dotyczące biodruku. Pracujemy nad tworzeniem odpowiednich podkładów hydrożelowych do wysiewania komórek. 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 – dodaje dr hab. inż. Justyna Kucińska-Lipka.
Realizowane projekty są zaplanowane z myślą o wdrożeniu i wykorzystaniu w leczeniu pacjentów.
źródło: PG