Tworzenie nowych biomateriałów na bazie mucyny
Mucyny są glikozylowanymi białkami o dużej masie cząsteczkowej, wytwarzanymi przez nabłonki. Łatwo tworzą żele o różnych funkcjach: mogą one nawilżać tkanki lub stanowić barierę chemiczną. Niewiele wiadomo na temat oddziaływań substancji odżywczych, przeciwciał, wirusów i bakterii dyfundujących poprzez żele mucynowe do organizmu. Projekt "Mucin binding to bioactive molecules: Physiological role and new biomaterials" (BIOMUC) ma za zadanie określić, czy żele mucynowe mogą być rezerwuarem cząsteczek bioaktywnych. Jeśli interakcje mucyny z cząsteczkami bioaktywnymi zostaną potwierdzone, można będzie opracować innowacyjne biomateriały na bazie mucyny, służące do dostarczania leków i do inżynierii tkankowej. Projekt zostanie zakończony w 2015 r. i ma już znaczące osiągnięcia. Potwierdzono, że powłoki mucynowe mają właściwości odpychające komórki. Stosując powłoki mucynowe o określonych wzorach, tworzono wzory z komórek, które były stabilne przez wiele dni. Jest to ważna właściwość w inżynierii tkankowej. Poprzez usuwanie z rdzenia białkowego grup glikozydowych wykazano, że glikany są niezbędne dla zachowania przez mucyny właściwości odpychających komórki. Tworzono wielowarstwowe filmy z mucyny i lecytyny, a następnie sporządzano ich charakterystykę. Filmy te były odporne na wysokie stężenia soli i zmienne pH. Można było je rozpuszczać, stosując rozpuszczalne cukry, które konkurowały z lecytyną o wiązanie z glikanami pochodzącymi z mucyny. Takie filmy sprawdzały się dobrze jako warstwa zewnętrzna do uwalniania małych porcji polimerów z powierzchni (użyteczne w technologii ładunków komórkowych). Opracowano też hydrożele mucynowe 3D i stworzono ich charakterystykę. W projekcie BIOMUC uzyskano struktury z nanoporami, które zostały przetestowane pod kątem stałego uwalniania leków hydrofobowych i hydrofilowych. Hydrofilowy i dodatnio naładowany antybiotyk polimyksyna oddziaływał z hydrożelem mucynowym i był powoli uwalniany na przestrzeni tygodnia. Hydrofobowy, pozbawiony ładunku lek paklitaksel dobrze wiązał się z żelem mucynowym i wykazywał jeszcze wolniejszy wzorzec uwalniania. Z kolei cząsteczki, które nie oddziaływały z żelem (np. dekstran i kwas poliglutaminowy), były z niego uwalniane szybko. Wyniki projektu BIOMUC dowiodły, że hydrożele mucynowe mogą znaleźć zastosowanie w dostarczaniu leków. Ich stabilność i zdolność do odpychania niektórych komórek i cząstek sprawiają, że mucyny będą mogły być również wykorzystywane w inżynierii tkankowej.
Słowa kluczowe
Mucyna, biomateriały, nabłonkowy, żele mucynowe, cząsteczki bioaktywne