Innowacyjny biomateriał do regeneracji chrząstek i kości opracowują naukowcy z Politechniki Wrocławskiej, Uniwersytetu Gdańskiego i Uniwersytetu Łódzkiego. Rozwiązanie, które powstaje w kooperacji z partnerami ze Słowenii i Kanady ma szansę zmienić sposób leczenia urazów stawów.
Projekt otrzymał finansowanie w ramach programu M-ERA.NET 3, który wspiera badania z obszaru inżynierii materiałowej odpowiadające na współczesne wyzwania medycyny. Politechnika Wrocławska jest liderem międzynarodowego konsorcjum, które skupia się na stworzeniu technologii mogącej pomóc pacjentom cierpiącym na uszkodzenia stawów.
Naszym głównym celem jest zaprojektowanie i wytworzenie innowacyjnego implantu bioaktywnego oraz opracowanie technologii regeneracyjnej do skutecznego gojenia pogranicza tkanki kostnej i chrzęstnej – wyjaśnia dr hab. Małgorzata Gazińska z Politechniki Wrocławskiej, która koordynuje całe przedsięwzięcie.
Obecne metody leczenia często nie pozwalają na pełne przywrócenie integracji tych tkanek, co prowadzi do zwyrodnień stawów. Projekt z udziałem polskich naukowców wychodzi naprzeciw tym potrzebom klinicznym poprzez rozwój biomateriału do leczenia mikrozłamań i urazów osteochondralnych. Opracowany przez nich materiał, nazwany REGEniq, będzie miał strukturę warstwową, a każda z warstw zostanie zaprojektowana tak, by wspierać regenerację innego typu tkanki. W praktyce oznacza to połączenie różnych bioaktywnych komponentów, które będąc stopniowo uwalniane, „pokierują” procesem odbudowy zarówno chrząstki, jak i kości.
W badaniach wykorzystane zostaną zaawansowane rozwiązania, takie jak farmakologiczna mobilizacja komórek macierzystych i użycie peptydów naprowadzających do ich precyzyjnej rekrutacji, bezpieczne fotosieciowanie, zapewniające stabilność strukturalną materiału. Dla opracowanych biomateriałów zbadana zostanie efektywność stymulacji regeneracji tkanek w procesie mechanotransdukcji. Za kluczowy etap prac, czyli opracowanie i wytworzenie samego biomateriału oraz jego poszczególnych warstw, odpowiadają naukowcy z Politechniki Wrocławskiej.
Będziemy optymalizować ich skład tak, aby uzyskać odpowiednią kinetykę uwalniania składników bioaktywnych oraz właściwości mechaniczne i lepkosprężyste zbliżone do naturalnych tkanek – opisuje dr hab. Małgorzata Gazińska.
To właśnie te parametry decydują o skuteczności regeneracji. Materiał musi nie tylko dostarczać odpowiednich sygnałów biologicznych, ale też „pracować” razem z organizmem. Wyzwaniem będzie z pewnością trwałe połączenie warstw w taki sposób, by implant nie rozwarstwiał się pod wpływem obciążeń.
Badania nad bioaktywnymi komponentami prowadzą zespoły z Uniwersytetu Gdańskiego, firmy Polbionika i słoweńskiego Josef Stefan Institute. Z kolei w Kanadzie, na Laval University i w firmie Biomomentum, sprawdzone zostanie zachowanie biomateriału pod obciążeniem i reakcje komórek, natomiast testy biologiczne zostaną przeprowadzone w Uniwersytecie Łódzkim.
Od laboratorium do praktyki klinicznej
Opracowany materiał ma szansę stać się zaawansowanym wyrobem medycznym i znaleźć zastosowanie w leczeniu urazów stawów – m.in. kolan, kostek czy drobnych stawów dłoni – zwiększając skuteczność zabiegów, takich jak artroskopia.
Zakładamy podniesienie poziomu gotowości technologicznej (TRL) z poziomu 3 do 5. W praktyce oznacza to przejście od wczesnych badań laboratoryjnych do etapu, w którym rozwiązanie jest testowane w warunkach zbliżonych do rzeczywistych – opisuje dr hab. Małgorzata Gazińska.
To kluczowy krok w stronę wdrożenia technologii w medycynie. Na tym etapie powstanie prototyp biomateriału, który zostanie dokładnie przebadany zarówno w laboratorium, jak i na modelach zwierzęcych pod kątem bezpieczeństwa i skuteczności. Efektem mają być nie tylko lepsze wyniki leczenia pacjentów, ale także niższe koszty opieki zdrowotnej. W najbardziej optymistycznym scenariuszu pierwsi pacjenci mogliby skorzystać z tej technologii w ramach badań klinicznych za około 10 lat.
Całkowita wartość przedsięwzięcia to ponad 1,44 mln euro. Projekt jest współfinansowany przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju, organizację PRIMA (Kanada) oraz słoweńskie Ministerstwo Szkolnictwa Wyższego, Nauki i Innowacji. Jego zakończenie przewidziano za dwa lata.
MK, źródło: PWr