ZESPÓŁ AUTORSKI

Uniwersytet Jagielloński z siedzibą w Krakowie

dr hab. Joanna Lewandowska-Łańcucka

prof. dr hab. Maria Nowakowska

mgr Adriana Gilarska

CO MOŻNA OSIĄGNĄĆ DZIĘKI WYNALAZKOWI?

Nowy, wstrzykiwalny, biozgodny i bioaktywny hydrożelowy materiał hybrydowy przeznaczony jest do zastosowania jako bioaktywne rusztowanie komórkowe. Materiał ten może być wykorzystany do odbudowy ubytków kostnych, w tym także niewielkich defektów ortopedycznych czy stomatologicznych, trudnych do leczenia przy użyciu klasycznych metod terapeutycznych. Może on zostać precyzyjnie wprowadzony w miejsce ubytku w sposób mało inwazyjny (iniekcja) w postaci lepkiej cieczy i zestalany/żelowany tam w sposób kontrolowany, tworząc rusztowanie umożliwiające rekonstrukcję tkanki kostnej. Po spełnieniu swej funkcji terapeutycznej materiał ulegnie biodegradacji enzymatycznej z utworzeniem nietoksycznych produktów.
Materiał filmowy, w którym Autorki wynalazku w sposób przystępny prezentują istotę wykorzystania hydrożelowych materiałów hybrydowych, można zobaczyć tutaj: https://youtu.be/NKF0PIHjGKA

ISTOTA WYNALAZKU

W ostatnich latach obserwuje się znaczący postęp w rozwoju inżynierii tkankowej. Szczególnym zainteresowaniem cieszą się badania dotyczące możliwości odbudowy tkanki kostnej, co związane jest z obserwowaną rosnącą liczbą ubytków kostnych starzejących się społeczeństw i problemami wynikającymi z niezdrowego trybu życia społeczeństw krajów rozwiniętych (otyłość, cukrzyca), a także rosnącą liczbą nieszczęśliwych wypadków. Stosowane obecnie metody, np. przeszczepy tkanek czy rekonstrukcje chirurgiczne mają liczne ograniczenia. W przypadku niektórych urazów jedyną szansę terapeutyczną stanowi umożliwienie regeneracji tkanki w miejscu jej ubytku. Naukowcy z całego świata pracują nad stworzeniem biodegradowalnego materiału, który zapewniłby podłoże dla zasiedlenia przez osteoblasty (komórki kościotwórcze) i przyspieszałby proces mineralizacji powstałej tkanki. Optymalnie materiał taki powinien być dostępny w formie wstrzykiwalnej, łatwej do wprowadzenia w dowolne miejsce ciała w postaci lepkiej cieczy (zolu) i zdolnej do zestalenia/żelowania tamże z utworzeniem biaoaktywnego rusztowania komórkowego. Naukowcy z Wydziału Chemii Uniwersytetu Jagiellońskiego pod kierownictwem dr hab. Joanny Lewandowskiej-Łańcuckiej opracowali materiał, który spełnia te oczekiwania. Uzyskany produkt w postaci hydrożelowego materiału hybrydowego wyróżnia się tym, że otrzymano go w wyniku jednoczesnego sieciowania substancją pochodzenia naturalnego (genipiną) biopolimerowej matrycy hydrożelowej (kolagenu, chitozanu i kwasu hialuronowego) i rozproszonych w niej celowo modyfikowanych cząstek krzemionkowych. Modyfikacja powierzchni cząstek krzemionkowych zapewniła możliwość ich kowalencyjnego przyłączenia do hydrożelowej sieci polimerowej w trakcie sieciowania genipiną. Zaproponowane podejście jest szczególnie ważne ponieważ eliminuje poważny problem jakim jest niekontrolowany „wyciek” składników hydrożelu do tkanek w warunkach in vivo

POTENCJAŁ KOMERCJALIZACYJNY WYNALAZKU

Nowo opracowany wielofunkcyjny wstrzykiwalny hydrożelowy materiał hybrydowy charakteryzuje się szeregiem właściwości nadających mu wysoki potencjał aplikacyjny, w tym:
1. prosta i tania metoda otrzymywania
2. stabilność strukturalna
3. wstrzykiwalność i zdolność do żelowania w warunkach fizjologicznych (37ºC)
4. biokompatybilny skład hydrożelu
5. biointegracja materiału z kością przy jednoczesnym wspomaganiu procesu mineralizacji kości.
6. potencjał terapeutyczny dzięki możliwości wprowadzenia do hydrożelu związków leczniczych
Wykonane przez Naukowców z UJ badania fizykochemiczne i wstępne badania biologiczne in vitro wykazały, iż opracowany nowy materiał posiada zdolność do biointegracji, stanowi dogodną biomatrycę/rusztowanie umożliwiające odbudowę tkanki kostnej, mogąc potencjalnie pełnić również funkcję układu do kontrolowanego dostarczania leków. W ten sposób zespół Naukowców z UJ stworzył wieloskładnikowy materiał, który może być potencjalnie wykorzystany do odbudowy/usuwania ubytków kostnych, w szczególności ubytków o niewielkich rozmiarach, trudnych, a często niemożliwych, do rekonstrukcji inwazyjnymi metodami klasycznymi. Istotnym obszarem zastosowań wydaje się również stomatologia, w tym odbudowa ubytków kości szczęki po ekstrakcjach zębów, ubytków powodowanych paradentozą, problemów po wypadkowych i resekcjach w przypadku chorób nowotworowych. Zweryfikowana już została wstrzykiwalność, a także zdolność do żelowania w warunkach in vivo i obecnie trwają badania nad oceną możliwości wykorzystania opracowanych materiałów w warunkach in vivo.