Prof. Pavel Alexy: Rozložiteľné bioplasty majú budúcnosť aj v medicíne [vedanadosah.sk]

Jednou z možností pre využitie bioplastov sú medicínske aplikácie. A práve na tom spolupracuje tím Slovenskej technickej univerzity v Bratislave (STU) s Lekárskou fakultou UK a špičkovými odborníkmi na vývoj implantátov z Technickej univerzity v Košiciach. Z bioplastov môžu byť napríklad dočasné implantáty pri riešení komplikovaných zlomenín. Výskum prebieha aj v oblasti tkaninového inžinierstva, takže by v budúcnosti mohli v laboratóriách rásť celé náhradné orgány na biopodklade, ktorý sa postupne rozloží. Práve o tejto téme sme sa porozprávali s prof. Ing. Pavlom Alexym, PhD. z Ústavu prírodných a syntetických polymérov, FCHPT STU v Bratislave.
A. DEVÁNOVÁ: Môžete nám najprv vysvetliť čo je podstatou spomínanej spolupráce?
P. ALEXY: V rámci tejto spolupráce vyvíjame materiály, ktoré majú byť vhodné pre tkanivové inžinierstvo ako nosné konštrukcie, na ktorých bude možné kultivovať nové tkanivá. Tieto materiály musia spĺňať pomerne náročné podmienky, a to v prvom rade musia byť biokompatibliné a zároveň bioresorbovatelné. Našou úlohou je, aby sme takéto materiály vyvinuli. Konštrukcie pre kultiváciu tkanív budeme vytvárať pomocou 3D tlače, na čo sú pre oblasť medicíny zasa špecialisti v Košiciach. Na lekárskej fakulte sa kolegovia venujú systému, ako na tieto konštrukcie vysievať bunky tak, aby sa nakoniec vytvorili tkanivá, ktoré dajú potrebnú náhradu orgánu alebo jeho časti pre pacienta.
A. D.: A v akom štádiu je tento výskum v súčasnosti?
P. ALEXY: Momentálne sa pracuje simultánne na všetkých troch pracoviskách. V prvom rade je potrebné selektovať komponenty výsledného plastu, ktoré nie sú cytotoxické. Táto fáza momentálne prebieha na Lekárskej fakulte a u nás. Súbežne s tým v Košiciach testujú spracovateľnosť týchto materiálov pomocou 3D tlače. Predpokladáme, že v tomto roku by sme mohli mať návrh prvej receptúry pre takýto plast a budeme ju následne optimalizovať z rôznych hľadísk – spracovateľnosť 3D tlačou, vhodný tvar a povrch opornej konštrukcie, schopnosť buniek adherovať na povrch konštrukcie a následne rásť. Nemenej dôležité bude aj to, ako rýchlo bude táto konštrukcia podliehať biologickej resorpcii, teda procesu, počas ktorého samotné rastúce tkanivá jej materiál rozložia, keď už nebude potrebná.
A. D.: Z bioplastov môžu byť vraj aj dočasné implantáty použiteľné pri riešení komplikovaných zlomenín...
P. ALEXY: Áno, to je ale trochu iná aplikácia, o niečo jednoduchšia, aj keď tiež má svoje špecifiká. Z týchto materiálov je možné vyrábať skrutky a iné spájacie prvky pri zlomeninách, ktoré sa postupne počas zrastania zlomeniny a po jej zahojení nemusia reoperáciou vyberať, lebo sa rozložia, zmetabolizujú. Tiež možno využiť tieto plasty na prípravu kompozitov, napríklad s hydroxyapatitmi, pričom tieto kompozity sa dajú aplikovať ako výplne, ktoré dokážu postupne osifikovať.
A. D.: Je teda možné, že v budúcnosti budú v laboratóriách rásť celé náhradné orgány na biopodklade, ktorý sa postupne rozloží?
P. ALEXY: Nie je to také jednoduché ako to na prvý pohľad vyzerá, ale áno, je to možné. Najprv treba vyrobiť spomínanú opornú konštrukciu v takom tvare, v akom má byť výsledný produkt. Nie je to ale jednoduché, lebo takáto konštrukcia, ako som už spomínal, musí spĺňať náročné kritériá. Potom nasleduje ďalší krok, a to je výsev buniek príslušných tkanív. To je celá veda, ako tie bunky umiestniť na povrch konštrukcie tak, aby sa na ňu adherovali. Následne sa musia zabezpečiť optimálne podmienky pre rast buniek a tvorbu tkaniva. Aj najjednoduchšie orgány ľudského tela sa skladajú z viacerých typov tkanív, ktoré sa musia už počas takéhoto rastu správne kombinovať. Optimálne podmienky pre rast sa budú musieť zabezpečiť pomocou špeciálne konštruovaného bioreaktora, ktorý zabezpečí tak prísun živín, ako aj odvod metabolitov, optimálnu teplotu, pH a celý rad ďalších faktorov. Tiež treba myslieť na to, že tá oporná konštrukcia musí časom „zmiznúť“, teda bunky rastúcich tkanív ju musia postupne metabolizovať. Výhodou takého procesu je hlavne to, že na kultiváciu bude možné s výhodou použiť bunky odobraté od konkrétneho pacienta, čim sa zabezpečí to, že implantované nové tkanivá nebudú pre človeka cudzorodé, a teda organizmus nespustí imunitnú reakciu, ktorá by viedla k odmietnutiu implantátu, ako to býva v prípadoch transplantácií od darcov. Náš projekt je zameraný konkrétne na prípravu uretry, teda močovej rúry.
A. D.: Máte predstavu kedy by takéto čosi mohlo byť realitou, resp. bežne používaným medicínskym postupom?
P. ALEXY: Toto ťažko odhadnúť. Je potrebné riešiť veľmi veľa čiastkových úloh. Len napríklad testy cytotoxicity jednotlivých komponentov bežia už skoro dva roky. Takže určite sa musíme rozprávať rádovo o rokoch. Aj keď vyriešime všetky technické problémy, treba si uvedomiť, že ide o výskum v oblasti humánnej medicíny a ešte skôr ako nové živé tkanivá budú implantované prvému pacientovi, musí to celé prejsť rozličnými schvaľovacími procedúrami.
Rozhovor a fotografie poskytol: prof. Ing. Pavel Alexy, PhD., FCHPT STU v Bratislave, Ústav prírodných a syntetických polymérov

http://vedanadosah.cvtisr.sk/prof-pavel-alexy-rozlozitelne-bioplasty-maju-buducnost-aj-v-medicine