Czy powszechnie stosowana i tania żelatyna może stać się podstawą zaawansowanych biomateriałów? Badania prowadzone przez naukowców z Politechniki Gdańskiej wskazują, że jest to możliwe. Zespół opracował nową klasę materiałów – tzw. eutektożele – które mogą znaleźć zastosowanie m.in. w systemach kontrolowanego uwalniania leków oraz w nowoczesnych opatrunkach stosowanych w leczeniu ran trudno gojących się.
Wyniki badań opublikowano w prestiżowym czasopiśmie Advanced Functional Materials (IF ok. 19). Artykuł pt. „ReDESigning Hydrogels for Biomedicine: Tuning Transport Control and Biological Functionality in Biocompatible, Antibacterial Eutectogels” opisuje nowe podejście do projektowania biomateriałów opartych na żelatynie.
Kontrola właściwości materiału dzięki DES
Badania prowadzone były przez dr. Tomasza Swebockiego, prof. Politechniki Gdańskiej z Instytutu Nanotechnologii i Inżynierii Materiałowej Wydziału Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej (z zespołu prof. Jacka Ryla), we współpracy z naukowcami z Uniwersytetu Łódzkiego oraz CEA Saclay we Francji.
Kluczowym elementem opracowanej technologii jest wykorzystanie rozpuszczalników głęboko eutektycznych (DES), które – po połączeniu z żelatyną – tworzą eutektożele o projektowalnych właściwościach fizykochemicznych. Zmieniając skład i stężenie DES, możliwe jest m.in. kontrolowanie struktury sieci polimerowej oraz transportu cząsteczek w materiale.
Takie podejście może mieć istotne znaczenie dla rozwoju biomateriałów wykorzystywanych w medycynie, szczególnie w kontekście kontrolowanego uwalniania substancji leczniczych.
– W inżynierii materiałowej bardzo często zaczynamy od prostych pytań: co się stanie, jeśli zmienimy tylko jeden element układu? W naszym przypadku był to rozpuszczalnik. Okazało się, że połączenie dobrze znanej żelatyny z rozpuszczalnikami głęboko eutektycznymi pozwala „zaprojektować” zupełnie nowe właściwości materiału – od sposobu transportu cząsteczek po działanie przeciwbakteryjne i biozgodność. Takie podejście pokazuje, jak duże znaczenie w rozwoju nowoczesnych biomateriałów dla medycyny i bionanotechnologii mają dziś inżynieria materiałowa i nanotechnologia – mówi dr Tomasz Swebocki, prof. PG.
Potencjał w terapii ran i leczeniu zakażeń
Jak podkreślają autorzy, nawet niewielkie zmiany składu chemicznego prowadzą do istotnych różnic w zachowaniu materiału. W zależności od zastosowanego DES eutektożele mogą:
– działać jak „gąbka molekularna”, zatrzymując lek w strukturze,
– lub tworzyć barierę spowalniającą jego dyfuzję.
Materiały wykazały również właściwości przeciwbakteryjne wobec Escherichia coli oraz MRSA, przy jednoczesnym zachowaniu cytokompatybilności względem ludzkich keratynocytów. Oznacza to, że mogą być potencjalnie wykorzystane jako komponenty opatrunków nowej generacji. Zastosowanie eutektożeli rozważane jest m.in. w leczeniu ran przewlekłych, takich jak owrzodzenia cukrzycowe, powikłania po przeszczepach, leczeniu onkologicznym oraz w medycynie pola walki.
Na obecnym etapie materiały wykazują biokompatybilność i obiecujące właściwości funkcjonalne. Kolejne badania będą koncentrować się na ocenie ich skuteczności w bardziej złożonych modelach biologicznych, które lepiej odzwierciedlają warunki kliniczne.
Projekt został zrealizowany m.in. dzięki wsparciu programu NOBELIUM w ramach inicjatywy IDUB Politechniki Gdańskiej oraz grantowi MINIATURA 9 Narodowego Centrum Nauki.
Stereo-EEG i neurostymulacja w leczeniu epilepsji lekoopornej
