Zespół naukowców z Instytutu Podstawowych Problemów Techniki PAN opracował biomateriał w postaci mikrorusztowań, który pomoże dostarczyć leki i komórki do organizmu za pomocą strzykawki.
Polimerowe nanowłókna znajdują coraz więcej zastosowań w medycynie z uwagi na ich podobieństwo do macierzy zewnątrzkomórkowej, czyli przestrzeni, w której żyją i poruszają się komórki naszych tkanek. Ponadto, ze względu na swoją dużą powierzchnię właściwą, czyli stosunek powierzchni do ich wagi, świetnie nadają się jako rusztowania komórek lub nośniki leków. Właściwości te mogą zostać wykorzystane między innymi w produkcji opatrunków, implantów naczyń krwionośnych, materiałów antybakteryjnych oraz masek ochronnych.
Do tej pory, żeby wprowadzić do organizmu pacjenta rusztowania z nanowłókien, konieczna była operacja, która jako zabieg inwazyjny niosła ze sobą ryzyko powikłań pooperacyjnych. Zespół badaczy z Instytutu Podstawowych Problemów Techniki PAN wynalazł biomateriał z nanowłókien, który można wprowadzić do tkanki za pomocą zwykłej strzykawki z igłą.
Tradycyjnie nanowłókna powstają podczas zetknięcia roztworu polimeru z wysokim napięciem. Największe ośrodki na całym świecie prowadzą takie badania m.in. w Chinach, Korei Południowej, Stanach Zjednoczonych, Japonii czy Niemczech. W ciągu ostatnich 20 lat liczba publikacji dotycząca elektroprzędzenia wzrosła aż 400-krotnie.
Innowacja naszego zespołu zaczyna się już podczas procesu wytwarzania. Polega na tym, że wprowadziliśmy do niego laser femtosekundowy, czyli urządzenie wytwarzające impulsy promieniowania o czasie trwania od kilku do kilkuset femtosekund. Laser ten precyzyjnie wycina w uzyskanym materiale tzw. mikrorusztowania i robi w nich miniaturowe otwory. W taki sposób przygotowane mikrorusztowania, które są jedynie pięć razy większe od komórek ludzkiego ciała, umieszczane są w strzykawce. Po iniekcji do tkanki mikroskopijne otwory w mikrorusztowaniach zapełniają komórki organizmu i zaczynają m.in. obudowywać tkankę krążka międzykręgowego, dając szansę na eliminację bólu dolnego odcinka pleców – tłumaczy kierownik projektu dr inż. Paweł Nakielski.
Wynalazek został już przetestowany przez neurochirurgów oraz ortopedów w leczeniu krążka międzykręgowego dużych zwierząt, ale opracowane przez naukowców z IPPT PAN nanowłókna mogą znaleźć również inne zastosowania, np. wspomóc proces zrastania się złamanych kości. Ponadto można je stosować w szerszym zakresie, m.in. do podawania leków, które mogłyby się w organizmie stopniowo uwalniać. Ten proces może trwać nawet kilka miesięcy, więc pacjent nie musiałby otrzymywać serii bolesnych zastrzyków lub pamiętać o połknięciu tabletki.
źródło: IPPT PAN