Innowacyjne inteligentne materiały do zastosowań w biomedycynie

Inżynieria tkankowa rozwija się jako alternatywna metoda leczenia urazów tkanek miękkich i skóry. Poczyniono znaczące postępy w konstruowaniu rusztowań biomimetycznych, które ułatwiają regenerację uszkodzonej tkanki. Jednakże stosowanie tych materiałów w środowisku szpitalnym nadal wiąże się z ryzykiem zakażenia bakteryjnego.

Głównym celem finansowanego przez UE projektu "Novel smart materials for biomedical application" (BIO-SMART) było opracowanie metody syntezy inteligentnych hydrożeli, które uwalniałyby środki przeciwbakteryjne w przypadku zakażenia. Prace koncentrowały się na swoistej odpowiedzi rusztowań na bodźce biologiczne, lecz naukowcy odchodzili od tradycyjnych metod polegających na wykrywaniu zmian temperatury, pH lub siły jonowej.

Naukowcy opracowali liczne, nowe strategie, w tym hydrożele, które reagują na oddziaływania antygen–przeciwciało. Wychwytywanie antygenów bakteryjnych przez przeciwciała wbudowane w rusztowanie ułatwia uwalnianie leków przeciwbakteryjnych z hydrożelu. Ta swoista reakcja następuje po pierwszych objawach kolonizacji bakteryjnej, co umożliwia szybkie włączenie leczenia i zapobiega zakażeniu.

Ponadto innowacyjna metoda obejmuje włączenie bakteriofagów do warstw polimerowych. Zdolność bakteriofagów do przeżycia i funkcjonowania w suchej warstwie materiału może znaleźć również zastosowanie w tworzeniu nowych opatrunków.

Analiza zawartości wody w uzyskanych hydrożelach wskazuje, że woda występuje w postaci niezwiązanej, natomiast nie ma jej w porach rusztowania. Pomogło to wyjaśnić biozgodność hydrożeli i ich zdolność do wspomagania różnych procesów biologicznych.

Ogółem, materiały BIO-SMART wykazały zdolność zapobiegania zakażeniom bakteryjnym i wspomagania regeneracji tkanek. Opracowana technologia może znaleźć też zastosowanie w tworzeniu czujników i systemów dostarczania leków.