Starzenie się społeczeństwa oraz choroby cywilizacyjne, takie jak np. osteoporoza czy nowotwory sprawiają, że wciąż wzrasta liczba pacjentów cierpiących z powodu złamań i chorób kości. Rośnie zatem potrzeba znalezienia remedium na takie uszkodzenia. Odpowiedzią na te wyzwania mogą być innowacyjne biomateriały opracowane z udziałem zespołu naukowców z Wydziału Chemii UG. Wynalazek pt. „Wielofunkcyjne kompozytowe materiały implantacyjne do wypełniania ubytków kości i regeneracji tkanki kostnej” uzyskał niedawno europejską ochronę patentową.

Za wynalazkiem stoi interdyscyplinarny zespół badaczy z kilku ośrodków. Ze strony Uniwersytetu Gdańskiego w pracach uczestniczyła prof. Sylwia Rodziewicz-Motowidło (kierująca Katedrą Chemii Biomedycznej na Wydziale Chemii UG) wraz z zespołem, w którego skład wchodzili: prof. Franciszek Kasprzykowski, dr Justyna Sawicka, dr Natalia Karska oraz mgr inż. Agnieszka Kubiś. W projekcie uczestniczyli także naukowcy z Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych Sieci Badawczej Łukasiewicza, Politechniki Wrocławskiej, Instytutu Biotechnologii i Medycyny Molekularnej oraz przedstawiciele firmy SENS DX.

Od pomysłu do patentu

- Pomysł na wspólny projekt narodził się podczas konferencji Bioinnowacje w Gdańsku, gdzie poznałam dr. Artura Oziębło z Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych – mówi prof. Sylwia Rodziewicz-Motowidło. - Szukał on zespołów do współpracy. Wspólnie odwiedziliśmy Światowe Centrum Słuchu w Kajetanach, gdzie wraz z prof. Piotrem Skarżyńskim rozmawialiśmy o potrzebach biomateriałów dla pacjentów po operacjach słuchu. Te spotkania zainspirowały nas do stworzenia koncepcji nowego biomateriału. Powołaliśmy interdyscyplinarny zespół i złożyliśmy wniosek o dofinansowanie do NCBR. W konkursie TECHMATSTRATEG otrzymaliśmy je i w ten sposób rozpoczęliśmy projekt GlassPoPep.

Jak mówi prof. S. Rodziewicz-Motowidło, prace nad wynalazkiem wiązały się z licznymi wyzwaniami:

- Prace trwały około czterech lat i przypadły na czas pandemii, co nieco utrudniło ich realizację. Projekt obejmował kilka kluczowych etapów: wybór składników biokompozytu, formowanie końcowych biomateriałów oraz ich badania - biologiczne in vitro i in vivo, a także ocenę toksyczności i możliwości sterylizacji. Mimo wyzwań udało się zrealizować założenia i osiągnąć bardzo obiecujące rezultaty.

Wysiłek naukowców zaowocował patentem przyznanym przez Europejski Urząd Patentowy (EPO) na wynalazek „Wielofunkcyjne kompozytowe materiały implantacyjne do wypełniania ubytków kości i regeneracji tkanki kostnej”.

Na czym polega wynalazek?

Nowoopracowane kompozytowe materiały implementacyjne - biomateriały mogą znaleźć zastosowanie w ortopedii, chirurgii szczękowo-twarzowej, neurochirurgii, a także w operacjach wykonywanych po urazach kości. Zostały opracowane z wykorzystaniem najnowszych osiągnięć zaawansowanej inżynierii materiałowej oraz chemii biomedycznej. Ich unikatowy skład i formuła pozwalają wspierać wzrost kości oraz regenerację uszkodzonych tkanek. W skład materiałów wchodzą: chitozan - naturalny polimer o wysokiej biokompatybilności, bioaktywne szkło i peptydy.

Nowatorskie kompozyty mają także właściwości antybakteryjne i pro-regeneracyjne, co wpływa na przyspieszenie procesu gojenia i zmniejsza liczbę powikłań pooperacyjnych w chirurgii oraz mikrochirurgii. Biomateriały zostały tak opracowane, aby dodatkowo hamować rozwój szkodliwych drobnoustrojów, takich jak Staphylococcus aureus czy Pseudomonas aeruginosa.

Innowacyjne materiały mogą również pełnić rolę nośnika dla innych substancji aktywnych (np. antybiotyków), jak i stanowić rusztowanie dla komórek podczas terapii komórkowych.

- Nasz biomateriał ma prosty skład, ale wyjątkowe właściwości biologiczne - wspiera napływ komórek kości, mineralizację i odbudowę tkanki kostnej, a jednocześnie ulega biodegradacji i zostaje zastąpiony przez nowo powstałą kość – wyjaśnia prof. S. Rodziewicz-Motowidło. Potwierdziły to badania na zwierzętach. Dodatkowo materiał jest elastyczny i może być docięty przez chirurga bezpośrednio podczas operacji, co ułatwia jego zastosowanie kliniczne.

Patent potwierdza innowacyjny potencjał Uniwersytetu Gdańskiego oraz jego wkład w rozwój technologii biomedycznych na skalę międzynarodową. Projekt został sfinansowany przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju w ramach projektu GlassPoPep (Techmatstrateg 2/406384/7/NCBR/2019).

Proces związany z przygotowaniem zgłoszenia patentowego do EPO koordynowało Centrum Transferu Technologii UG.