Wynalazek krakowskich naukowców może wspomóc transplantologię

By wyhodować tkankę, a w dalszej perspektywie narząd ludzki lub jego fragment, dane komórki muszą się połączyć ze specjalnymi podłożami, tzw. rusztowaniami.

Opracowane aerożele (materiał będący rodzajem sztywnej piany o wyjątkowo małej gęstości) są właśnie takimi rusztowaniami. Dzięki wynalazkowi możliwe będzie nie tylko hodowanie komórek, ale też wszczepienie aerożelowego rusztowania z nowymi komórkami do organizmu pacjenta.

Aerożele – jak mówią naukowcy z Politechniki Krakowskiej – mogą być wykorzystane w medycynie, a zwłaszcza w transplantologii. Inżynieria tkankowa stanowi alternatywę dla tradycyjnych przeszczepów. Komórki powstałe dzięki aerożelowemu podłożu mogą też wspomóc działanie leków antynowotworowych.

- Nasze aerożele mają unikalne właściwości, nieosiągalne przez inne tego typu materiały na rynku - zaznaczył kierownik zespołu badawczego dr inż. Marek Piątkowski.

Pochodzi z pancerzyków krabów i krewetek

Jak wyjaśniała członkini zespołu badawczego Julia Radwan-Pragłowska, aerożele chitozanowe są biodegradowalne - rusztowanie po porośnięciu żywą tkanką ulegnie rozkładowi do nietoksycznych substancji, a te w naturalny sposób zostaną usunięte z organizmu. Tych biodegradowalnych właściwości nie mają stosowane obecnie powierzchnie (głównie syntetyczne) do hodowli tkanek.

Aerożele są także biokompatybilne. - Biokompatybilność oznacza, że komórki nie są odrzucane przez organizm - powiedziała Radwan-Pragłowska. Otrzymane przez naukowców aerożele są antybakteryjne, nie wywołują krwotoków i stanów zapalnych, nie powodują alergii i stresu antyoksydacyjnego.

Radwan-Pragłowska zaznaczyła, że takie właściwości wynalazek zawdzięcza naturalnemu pochodzeniu - powstaje z pochodnych chityny, czyli z pancerzyków krabów, krewetek, homarów (odpadowa biomasa). Technologia wytwarzania aerożeli jest zgodna z zasadami Zielonej Chemii i Zrównoważonego Rozwoju, jest przyjazna środowisku.

Tania metoda otrzymywania

Jak wyjaśnił Piątkowski, obecnie do produkcji rusztowań stosowane są polimery syntetyczne (głównie poliestry) oraz biopolimery, takie jak białka (np. kolagen, fibryna) i polisacharydy (np. kwas hialuronowy). Stosowane są również materiały ceramiczne (głównie na bazie hydroksyapatytu, czyli podstawowego budulca kości), a także kompozyty (np. polilaktyd, kwas hialuronowy). Materiały te nie mają tylu zalet, co aerożele.

Aerożele są wysoce porowatymi materiałami o bardzo małej gęstości. - Materiały służące jako rusztowania do hodowli komórek muszą umożliwiać im dostęp m.in. do składników odżywczych oraz tlenu, a także usuwać produkty przemiany materii oraz dwutlenek węgla. Dodatkowo, aby uzyskać wielowarstwową tkankę, komórki muszą mieć możliwość przemieszczania się oraz tworzenia trójwymiarowej struktury. To wszystko umożliwia obecność wielu porów w aerożelu - wyjaśnił kierownik.

Jak dodał, metoda otrzymania aerożeli jest bardzo tania. Koszt produkcji aerożelu do wyhodowania np. fragmentu skóry (20 cm sześc.) to ok. 2 zł. Dla porównania koszt innych podłoży to ok. 1 tys. euro za 20 cm sześc. 

Testy wynalazku

Wkrótce wynalazek naukowców z PK ma przejść testy – przeprowadzone zostaną próby hodowli wybranych komórek (skóry, komórki glejowe, komórki układu nerwowego), pochodzących z banków komórek. Do komercyjnego stosowania wynalazku wewnątrz organizmu niezbędne jest przeprowadzenie badań nie tylko w środowiskach symulujących żywy organizm, ale również wewnątrz ciała – najpierw na zwierzętach.

Wynalazek naukowców z Wydziału Inżynierii i Technologii Chemicznej PK został nagrodzony złotym medalem na międzynarodowych targach wynalazczości w Brukseli – Brussels Innova 2016, otrzymał też pierwszą nagrodę w XI edycji konkursu Młody Wynalazca.

Uczeni zakładają, że efektami projektu zainteresują się ośrodki badawcze, transplantacyjne, centra chirurgii plastycznej i medycyny estetycznej. 

dcz