Projekty dla medycyny

11-04-2019

Prof. Beata Kolesińska z Instytutu Chemii Organicznej PŁ została laureatką Polskiej Nagrody Inteligentnego Rozwoju 2019 w kategorii: Naukowiec Przyszłości. Nagroda została przyznana za realizację projektu NCN Innowacyjne materiały hybrydowe do regeneracji tkanek wywodzące się wyłącznie ze związków naturalnych oraz projektu Hemostatyczne, resorbowalne opatrunki podwójnego zastosowania finansowanego z funduszy europejskich w ramach PO Inteligentny Rozwój 2014-2020.

Prof. Beata Kolesińska pisze o wyróżnionych projektach.

Inicjatorem i organizatorem nagrody jest Centrum Inteligentnego Rozwoju, a patronem honorowym Prezes Urzędu Patentowego RP.

Innowacyjne materiały hybrydowe do regeneracji tkanek...

Zespół Chemii i Inżynierii Peptydów i Białek od wielu lat prowadzi badania nad projektowaniem i wytwarzaniem nowych pochodnych peptydowych o zróżnicowanej aktywności biologicznej. Celem jednego z obecnie realizowanych projektów jest zaprojektowanie, synteza oraz sprawdzenie właściwości i przydatności nowych rusztowań do regeneracji tkanek. Do ich budowy zostaną wykorzystane innowacyjne materiały hybrydowe wykorzystujące naturalne komponenty polipeptydowe oraz polisacharydowe. Takie podejście wynika z wymagań stawianych materiałom do regeneracji tkanek, które muszą być biokompatybilne i biodegradowalne/bio-resorbowalne. Nie mogą być cytotoksyczne i powinny mieć pożądane właściwości mechaniczne.

Uzyskane rusztowania mają stanowić syntetyczne, tymczasowe zamienniki naturalnej macierzy zewnątrzkomórkowej (od. red. mieszanina wypełniająca przestrzeń między komórkami, stanowiąca część składową tkanek i je zespalającą), zapewniające komórkom jak najbardziej naturalne środowisko warunkujące i przyśpieszające proces tworzenia nowej tkanki. Zaprojektowane materiały umożliwią przyleganie osadzonych komórek na odpowiednio skonstruowanych matrycach, ich rozmnażanie się i różnicowanie oraz będą wpływać na odpowiedź komórkową. Biodegradacja rusztowań dawać będzie jedynie naturalne produkty metabolizmu: aminokwasy, monocukry, oligopeptydy, oligocukry, by w finale zastąpić je przez naturalnie odtworzoną macierz zewnątrzkomórkową.

Materiały z peptydów Materiały z peptydów

Do prawidłowej regeneracji tkanki wymagana jest integracja komórek z rusztowaniem oraz obecność czynników wzrostu, hormonów i witamin. Ma to decydujące znaczenie dla kształtu i wielkości regenerowanej tkanki oraz prawidłowego funkcjonowania komórek. Jeśli komórkom nie dostarczy się naturalnego rusztowania komórkowego, bądź jego substytutu, regeneracja jest praktycznie niemożliwa.

W chwili obecnej żaden z dostępnych materiałów implantacyjnych nie posiada właściwości takich, jakie wykazuje naturalna tkanka. Dla uzyskania sukcesu niezbędne jest wielopłaszczyznowe podejście do projektowania oraz wytwarzania materiałów do regeneracji tkanek.

Dla optymalnego wyselekcjonowania peptydów przeprowadzone są systematyczne badania nad doborem ich struktury. Badania obejmują samoorganizujące się peptydy zarówno naturalne (fragmenty białek) jak i syntetyczne o poprawionych właściwościach, które mogą stanowić układy imitujące właściwości frakcji białkowej naturalnej macierzy zewnątrzkomórkowej. Z drugiej strony mogą one tworzyć struktury włókniste, które odpowiedzialne są za rozwój amyloidoz - nierozpuszczalnego, włóknikowego białka. Badania w tym obszarze pozwoliły na stwierdzanie, że właściwości białek amyloidowych można wykorzystać do tworzenia rusztowań peptydowych użytecznych dla medycyny regeneracyjnej. Ich wyniki okazały się na tyle interesujące, że zostały zaprezentowane w formie graficznej na przedniej okładce czasopisma Chemistry and Biodiversity.

Materiały najbardziej użyteczne w medycynie regeneracyjnej selekcjonowane są w badaniach in vitro. Badania te prowadzone są wielotorowo, w celu jak najdokładniejszego zbadania wpływu budowy wszystkich nowych materiałów na proces regeneracji. Oczekujemy, że uzyskany zostanie wielopłaszczyznowy postęp z uwagi na interdyscyplinarny charakter projektu. Problem „naprawy” ubytków ludzkiego ciała zawsze wzbudzał i wzbudza zainteresowanie naukowców i ośrodków badawczych, bowiem uważa się, że ten obszar stanowi przyszłość medycyny regeneracyjnej.

Opatrunki podwójnego zastosowania

Doświadczenia zespołu badawczego uzyskane przy realizacji badań podstawowych przełożyły się na podjęcie prób nad opracowaniem nowego rozwiązania o charakterze aplikacyjnym. Ich wynikiem jest realizowany projekt POIR Hemostatyczne, resorbowalne opatrunki podwójnego zastosowania, którego przedmiotem jest opracowanie i przygotowanie do wdrożenia uniwersalnego, komplementarnego zestawu opatrunkowego złożonego z czterech podzestawów zabezpieczających urazy trwałe. Opracowane materiały opatrunkowe stanowić będą komplementarny zestaw „dual use” do wykorzystania w rozwiązaniach cywilnych i militarnych, w szczególności na polu walki, stanach klęsk żywiołowych oraz wypadków. Zasadniczym założeniem dla proponowanych zestawów jest zahamowanie krwawienia w czasie 2-3 min oraz ochrona rany i obszarów przyrannych przed zanieczyszczeniami drobnoustrojami.

Projekt realizowany jest w konsorcjum z: TRICOMED SA, Bella Sp. z o.o., Wojskowym Instytutem Higieny i Epidemiologii.