W obecnych czasach wydłuża się średnia oczekiwana długość życia i rośnie liczba chorób cywilizacyjnych oraz wypadków, które wymagają opracowania nowych terapii. Zaproponowane w moim projekcie nowe biomateriały – resorbowalne mikrosfery – wpisują się w najnowszy nurt medycyny regeneracyjnej tj. inżynierii „bottom-up”, mówi dr inż. Małgorzatą Krok-Borkowicz odpowiedzialna za projekt pn. „Polimerowe mikrosfery jako nośniki komórek w inżynierii tkankowej „bottom-up”.
Jak można zdefiniować mikrosfery polimerowe?
Można powiedzieć, że są to małe kuleczki (w wielkościach mikrometrycznych), którą muszą być okrągłe i wytworzone są z materiałów polimerowych. Stanowią one bardzo uniwersalną i rozpowszechnioną klasę materiałów polimerowych. Ze względu na różnorodność właściwości znajdują bardzo liczne i niezwykle istotne zastosowania.
Materiały polimerowe, które nie ulegają degradacji są stabilne w organizmie (można je stosować w celach medycznych np. zastawkach serca). W przypadku inżynierii tkankowej dążymy do tego, aby wyczerpany materiał stopniowo zanikał.
Niezwykle istotna jest medycyna regeneracyjna.
Głównym celem ogólnie pojętej medycyny regeneracyjnej jest naprawa, odtworzenie, regeneracja tkanek i narządów, które uległy uszkodzeniu w wyniku choroby, wady wrodzonej lub urazu ale i procesu starzenia się organizmu. Głównym składnikiem wykorzystywanym w medycynie regeneracyjnej są komórki macierzyste. Jest to pula niewyspecjalizowanych komórek z potencjalną możliwością przekształcenia się w komórki dowolnej tkanki. Ich zadaniem w organizmie jest wymiana „starych” komórek na nowe, dlatego mają nieograniczone zdolności podziału i różnicowania. Istotą rozwiązań medycyny regeneracyjnej wydaje się być jej interdyscyplinarność. Do stworzenia nowego produktu nie wystarczy bowiem doskonała nawet wiedza w zakresie jednej specjalności a niezbędna jest współpraca specjalistycznych ośrodków z różnych dziedzin.
Pomimo dużego postępu medycznego istnieją choroby, z którymi nie jesteśmy sobie w stanie poradzić. Coraz więcej wypadków (komunikacyjnych, sportowych) powoduje uszkodzenia tkanek w różnym stopniu, w różnym wieku.
Świadomość ludzi i rozumienie decyzyjność przeszczepów organów jest różna. Szukanie innych rozwiązań pod postacią medycyny regeneracyjnej, czy inżynierii tkankowej wydaje się być świetną alternatywą do zapewnienia wystarczającej liczby organów. Regeneracja daje nam możliwość odtworzenia tkanki razem ze strukturą i funkcjonalnością.
Jaka była hipoteza badawcza tego projektu?
Możliwe jest wytworzenie nowych biomateriałów w postaci resorbowalnych mikrosfer z funkcjonalizowaną powierzchnią pełniącą rolę nośników komórek w hodowlach statycznych i dynamicznych a przeznaczonych do tworzenia większych modułów do regeneracji tkanek zgodnie z nowatorskim podejściem określanym terminem inżynieria tkankowa „bottom-up”.
Jaki jest cel projektu?
Celem projektu jest opracowanie metody otrzymywania nośników komórek w postaci mikrosfer z polimeru resorbowalnego. Takie nośniki będą wykorzystywane jako składniki systemów lub jako samodzielne jednostki do regeneracji tkanek, zgodnie z założeniami nowego podejścia w medycynie regeneracyjnej, jakim jest inżynieria tkankowa „bottom-up”.
Wynikiem projektu będzie zarówno opracowanie nośników oraz pozyskanie wiedzy na temat możliwości ich zastosowania do regeneracji różnego rodzaju uszkodzeń tkanek szkieletowych (np. kości, chrząstki). Opracowanie takiej mikrosfery w przyszłości będzie można dodatkowo modyfikować wprowadzając do ich wnętrza leki lub inne substancje biologicznie czynne, które będą mogły być uwalniane w sposób sekwencyjny i kontrolowany.
Na czym polega inżynieria tkankowa „bottom-up”? Jaki daje możliwości?
Polega ona na tym, że z małych modułów komórkowo-materiałowych buduje się większe układy tkankowe, wzorując się niejako na zjawiskach występujących w przyrodzie np. przy samoczynnej regeneracji tkanek. Bardzo dużą wagę przywiązuje się do opracowania biomateriałów, których struktura w jak największym stopniu naśladowałaby struktury występujące w przyrodzie.
Takie podejście daje możliwości otrzymania ekwiwalentu pełnowartościowej tkanki z bloków materiałowo-komórkowych. Mikrosfery będą stanowiły jeden element takich złożonych układów lub mogą stworzyć samodzielny system, który dzięki swojej postaci można formować w różne kształty. Otrzymane mikrosfery zostanę poddane badaniom biologicznym w kontakcie z komórkami kostnymi, chrzęstnymi i mezynchymalnymi komórkami macierzystymi.
Badania in vitro będą prowadzone w warunkach statycznych oraz w zawiesinie, aby potwierdzić przydatność opracowanych materiałów.
Życzymy sukcesów i dalszego rozwoju!
Sebastian Wach
