Wynalazek z AGH: Rusztowanie do odbudowy kości

Materiał, który pomoże w odbudowaniu ubytków kości, a potem zostanie wchłonięty przez organizm, opracowali uczeni z Akademii Górniczo-Hutniczej. Dla tkanki kostnej pacjenta materiał będzie rusztowaniem, na którym odbuduje się brakująca część kości.

- Materiał może być wykorzystywany do leczenia ubytków kości, które powstały w wyniku urazów bądź usunięcia nowotworów. Taki ubytek bardzo często nie może sam się zagoić, dlatego musimy wprowadzić materiał stymulujący komórki, by do niego wnikały, zasiedlały i mogły odtworzyć pożądaną tkankę - powiedziała PAP kierująca badaniami prof. Elżbieta Pamuła z Wydziału Inżynierii Materiałowej i Ceramiki AGH.

Jak wyjaśnia, prawie 90 proc. opracowanego materiału stanowi powietrze, dlatego przypomina on nieco gąbkę, jakiej używamy do kąpieli. - Wprowadza się go po prostu do ubytku kostnego. Taki gąbczasty materiał możemy przygotować w różnych kształtach i wymiarach, by był bezpośrednio dopasowany do kształtu uszkodzenia, który u jednego pacjenta jest większy, u innego mniejszy - opisuje.

Na powierzchnię porów materiału nanoszone są substancje biologicznie aktywne, np. hydroksyapatyt czy kolagen, czyli składniki, które naturalnie występują w tkance kostnej. - Dzięki temu jesteśmy w stanie stworzyć warunki odpowiednie do tego, by komórki, które występują w naszym organizmie, zasiedliły to rusztowanie, wniknęły do wnętrza materiału, namnażały się i odbudowały tkankę - wyjaśniła prof. Pamuła.

Badania prowadzone przez uczonych wykazały, że materiał można wykorzystać w jeszcze nieco inny sposób - jako nośnik komórek kostnych. - To oznacza, że pobieramy od pacjenta komórki kostne lub komórki ze szpiku kostnego, a potem w warunkach sztucznych osadzamy je na materiale i namnażamy. Materiał będący nośnikiem komórek jest potem implantowany do ubytku kości - tłumaczy badaczka.

Materiał opracowany przez krakowskich uczonych jest wytwarzany z polimerów resorbowalnych, czyli takich, które po spełnieniu swojej funkcji i odbudowaniu się tkanki są wchłaniane przez organizm. Po spełnieniu swojej funkcji terapeutycznej - opisała prof. Pamuła - ulegają one reakcji hydrolizy i rozpadają się do związków występujących powszechnie w żywych komórkach, które następnie wchodzą w cykl przemian metabolicznych i są usuwane z organizmu w postaci wody i dwutlenku węgla.

Największą zaletą takich materiałów jest to, że nie jest konieczna powtórna operacja, by usunąć implant, co oszczędza pacjentowi dodatkowego stresu, bólu i znacznie obniża koszty procedur medycznych. - Nie podtrzymujemy też stanu zapalnego, który wynika z obecności ciała obcego w ranie - podkreśla prof. Pamuła. Proces odbudowy tkanki kostnej może potrwać około sześciu miesięcy. - Czas degradacji naszego materiału i jego wchłonięcia jest skorelowany z czasem odtwarzania się nowej tkanki - powiedziała.

Prace nad materiałem trwały 10 lat. W zakresie syntezy polimerów resorbowalnych uczeni AGH od lat współpracują z naukowcami z Centrum Materiałów Polimerowych i Węglowych Polskiej Akademii Nauk w Zabrzu. Najnowsze badania z wykorzystaniem modeli zwierzęcych prowadzone we współpracy z naukowcami z Uniwersytetu Przyrodniczego w Lublinie i Wydziału Farmaceutycznego Collegium Medicum w Krakowie wykazały, że materiały wyraźnie przyśpieszają procesy gojenia ubytków tkanki kostnej w obrębie stawu kolanowego królików. - Wyniki są bardzo obiecujące. Mogą stanowić podstawę do tego, by ubiegać o stosowanie tych materiałów w badaniach klinicznych - zaznaczyła uczona.

Podkreśliła, że do tego jednak daleka droga, bo o możliwość wykorzystania opracowanego biomateriału w badaniach klinicznych powinien wystąpić producent, który podejmie kroki o wpisanie go do rejestru wyrobów medycznych, a potem rozpocznie jego wytwarzanie. - My, jako uczelnia, możemy służyć naszą wiedzą, doświadczeniem, ale sami w laboratoriach nie możemy produkować wyrobów medycznych - powiedziała.