Zainspirowane naturą leczenie złamań kości
Osteoporoza i uszkodzenia spowodowane przez przerzuty nowotworowe stanowią duże obciążenie z powodu starzenia się populacji europejskiej. W ramach finansowanego przez UE projektu INNOVABONE (Novel biomimetic strategy for bone regeneration) opracowano optymalne materiały, które pozwalają naśladować naturalny proces naprawy kości. Inteligentne, bioaktywne rusztowania do leczenia zmian kości zawierają elastynopodobne polimery uzyskane metodami inżynierii genetycznej, których architektura molekularna umożliwia przyleganie komórek, czynników wzrostu i nanocząstek fosforanu wapnia. Biozgodny, wstrzykiwalny materiał na bazie rekombinowanych, elastynopodobnych białek jest płynny w niskich temperaturach, a w temperaturze ciała ludzkiego ustala się tworząc żel. Białka te zawierają sekwencje adhezji komórkowej i czynników wzrostu oraz kontrolowane ilości nanocząstek fosforanu wapnia, ogólnie nasilając naprawę i gojenie uszkodzeń kości. Badacze z powodzeniem zsyntetyzowali biodegradowalne rusztowania w technice polimeryzacji dwufotonowej. W projekcie INNOVABONE sprawdzano jakość czterech różnych połączeń polimerów do budowy rusztowań, korzystając z niedrogiej, długoterminowej kultury komórkowej w bioreaktorze i prowadząc dynamiczną analizę mechaniczną. Zespół opracował też aplikację mobilną do zarządzania danymi z cyklu życiowego próbek, aby śledzić doświadczenia naukowe. Opracowano w pełni zintegrowaną platformę do testowania w czasie rzeczywistym degradacji in vitro oraz naprawy i gojenia in vitro i in vivo. W modelach in vivo oceniano odpowiedź immunologiczną i zapalną na ciało obce w postaci biomateriału. Wyniki wskazują, że żel i materiały rusztowania nie wywoływały odpowiedzi na ciało obce. Materiały rusztowania wywoływały niewielkie stany zapalne i włóknienie, są więc potencjalnie odpowiednie do badań nad kośćmi. Kluczowym elementem projektu były szkolenia, które sprzyjały dyskusjom między interesariuszami i badaczami w Europie. Opracowano przepisy, dzięki którym po zakończeniu projektu INNOVABONE będą kontynuowane działania korzystające z jego osiągnięć. Połączenie wiedzy eksperckiej z dziedziny technik inżynieryjnych, materiałoznawstwa i biologii komórki przełożyło się już teraz na bogactwo informacji o biomateriałach do nowych urządzeń medycznych. Produkt INNOVABONE pomoże zmniejszyć ogromne obciążenie społeczno-ekonomiczne spowodowane zmianami kości, głównie w przebiegu osteoporozy. Włącznie partnerów przemysłowych do konsorcjum przełoży się na szybkie wprowadzenie go na rynek.
Słowa kluczowe
Biodegradowalne rusztowanie, osteoporoza, biomimetyk, białka elastynopodobne, nanocząstki, gojenie kości, INNOVABONE, wprowadzanie na rynek
