Kierownik produkcji: prof. dr hab. inż. Mirosława El Fray
Konkurs: OPUS 25
Przyznana kwota: 1 779 980 PLN
Postęp w inżynierii biomateriałów przeznaczonych do rekonstrukcji złamań kości jest wciąż
niewystarczający, zwłaszcza w przypadku złamań wieloodłamowych w obrębie nasady dalszej kości kończyn, które
trudno jest zespolić z wykorzystaniem klasycznych metod (np. drutów Kirschnera). Rozwój biodegradowalnych
biomateriałów jako rusztowań dla regeneracji uszkodzonych tkanek jest obecnie najbardziej obiecującym
podejściem. Co istotne, możliwość wytworzenia zespolenia in situ in vivo byłaby szczególnie korzystną cechą, gdyż
umożliwiłaby chirurgowi precyzyjną rekonstrukcję gwarantującą podjęcie przez pacjenta pełnych funkcji
motorycznych kończyny. Dlatego też zastosowanie techniki fotopolimeryzacji – procesu inicjowanego
fotochemicznie, który trwa sekundy/minuty jest niezwykle obiecującym podejściem. W trakcie tego procesu
monomer (zazwyczaj ciecz) przekształca się w ciało stałe, które w warunkach żywego organizmu staje się
jednocześnie implantem lub rusztowaniem (skafoldem) do namnażania komórek. Tym samym potencjalne ryzyko
uszkodzenia tkanek przez klasyczne metalowe druty zostaje wyeliminowane, a czas zabiegu chirurgicznego
znacząco skrócony.
Zapotrzebowanie na tego rodzaju materiały stało się motywacją do zaprojektowania pionierskich badań
nad opracowaniem nowych, nieopisanych w literaturze supramolekularnych i wrażliwych na bodźce sieci
polimerowych otrzymywanych w procesie fotopolimeryzacji inicjowanej światłem UV. Podjęte w projekcie badania
będą dotyczyć syntezy nowych materiałów z wykorzystaniem nietoksycznych molekuł naturalnego pochodzenia i
syntetycznych (pochodnych kwasów tłuszczowych, kwasu mlekowego, cyklodekstryn i N-izoprolyloakryloamidu),
które tworząc żele fizyczne będą jednocześnie usieciowane za pomocą światła UV. Wytworzone materiały
dodatkowo zostaną wzbogacone o bioaktywne cząstki ceramiczne i mikrogranulki żelatyny/alginianu w celu
wytworzenia wytrzymałej, a jednocześnie porowatej struktury naśladującej kość gąbczastą. Kompozycja zostanie
tak zaprojektowana, aby uzyskać lepkość gwarantującą wstrzykiwalność takich materiałów. Uzyskana zostanie
nowa wiedza na temat przejścia zol-żel oraz kinetyki fotosieciowania. Wyznaczone zostaną profile degradacji i
bioaktywności nowych materiałów w symulowanych warunkach fizjologicznych in vitro. Oceniona zostanie
biofunkcjonalność nowych materiałów na podstawie badań mechanicznych przy jednoczesnej obserwacji pękania
materiału w skaningowym mikroskopie elektronowym. Przeprowadzone zostaną badania biozgodności
komórkowej in vitro, a ostatecznym etapem weryfikacji biofunkcjonalności nowych wstrzykiwalnych biomateriałów
będzie wykonanie zespoleń złamań kości kończyn u królików. Badania nad nowymi supramolekularnymi i
wrażliwymi na bodźce biomateriałami kompozytowymi, wykazującymi bioaktywność i osteokonduktywność i
dopracowanymi pod kątem możliwości wstrzykiwania, według naszej wiedzy stanowią nowość naukową,
nieopisaną dotąd w literaturze.
Przeprowadzenie wyżej pisanych prac badawczych ma na celu uzyskanie nowej wiedzy z zakresu badań
podstawowych inżynierii biomateriałów i stanowić będzie ważny krok w kierunku przyszłych badań aplikacyjnych.
Przyczynią się również do rozwoju młodej kadry naukowej i upowszechniania wyników na arenie międzynarodowej
w czasopismach o wysokich współczynnikach oddziaływania.
