Na pomysł połączenia sił zdecydowali się prof. dr hab. inż. Elżbieta Pamuła z Wydziału Inżynierii Materiałowej i Ceramiki Akademii Górniczo-Hutniczej im. Stanisława Staszica w Krakowie oraz naukowiec z Wielkiej Brytanii reprezentujący Zakład Biotechnologii Molekularnej Uniwersytetu Gandawskiego w Belgii – dr Timothy Douglas, z którym mieliśmy przyjemność spotkać się osobiście i zgłębić naszą wiedzę na temat hydrożeli polisacharydowych. Jak zdradził nam podczas rozmowy, z Panią Pamułą poznał się wiele lat temu podczas jednej z ogólnopolskich konferencji. Po wymianie zawodowych doświadczeń rozpoczęli współpracę, która trwa do dziś, a co więcej, z jej owoców miejmy nadzieję, że będziemy korzystać już w niedalekiej przyszłości.

Ale od początku. Czym w ogóle są kompozyty i po co właściwie je stosować? Otóż są to materiały charakteryzujące się niejednorodną strukturą i przeróżnymi właściwościami. Znane były ludzkości niemal od tysięcy lat, jednak obecnie prężnie wykorzystywane są zarówno w produkcji żywności jako substancje zagęszczające, a także w medycynie, w celu leczenia poważnych uszkodzeń szkieletowych wywoływanych przez choroby zwyrodnieniowe, nowotwory, ubytki wrodzone czy wypadki. Jak mówi dr Douglas, obecnie na rynku nie brakuje nieorganicznych kompozytów, stosowanych w leczeniu ubytków kości. Co zatem wyróżnia te, którymi obecnie poświęcone są badania, na tle komercyjnych substytutów? - Przede wszystkim to, że są one wytwarzane na bazie hydrożeli i fosforanów wapniowych, czyli składników przypominających kość. W dużym skrócie można powiedzieć, że tkanka kostna to nic innego jak zmineralizowany żel składający się z włókien kolagenu, wzmocniony kryształami fosforanu wapniowego – odpowiada dr Douglas. - Po każdym urazie ubytek powinien ulec wygojeniu, odbudowie, a najlepiej regeneracji. Naszym celem jest zatem opracowanie materiału, który będzie wykazywał właściwości regeneracyjne. Co więcej, dotychczas stosowane kompozyty są dosyć kruche i mogą ulec zanieczyszczeniu szczepami bakterii, często opornymi na antybiotyki. Z kolei umieszczenie substancji przeciwbakteryjnych w materiale nieorganicznym nie należy do łatwych zadań - dodaje naukowiec.

- Zaletą stosowania hydrożeli jest to, że stanowią one polimerowe sieci, wewnątrz których jest woda. Możemy zatem bez trudu umieścić w nich rozpuszczone formy pożądanych substancji. Niestety takie hydrożele mają również wady. Niewątpliwie mają one zbyt słabe właściwości mechaniczne, by stosować je w celu wypełniania ubytków kości. Poszliśmy więc krok dalej i zmineralizowaliśmy hydrożel, przy zastosowaniu enzymu odpowiedzialnego również za mineralizację tkanki kostnej, jakim jest fosfataza alkaliczna. W ten oto sposób udało nam się połączyć zalety hydrożeli i materiału nieorganicznego. W celach przeciwbakteryjnych, nasze materiały wzbogacamy również w polifenole roślinne. Zakładamy, że jeśli związki te są bezpieczne jako składniki żywności dla ludzi, to nie powinny być również szkodliwe po wszczepieniu do kości. Ponadto, takie hydrożele cechują się właściwościami przeciwutleniającymi.

Kolejny materiał kompozytowy, który staramy się rozwijać, także jest na bazie hydrożelu. Dodatkowo zawiera jony metali, np. cynku wykazującego właściwości przeciwbakteryjne, czy magnezu, który wpływa korzystnie na proliferację komórek. Kompozyty te również docelowo znajdą zastosowanie w leczeniu ubytków kości. Będą jednak wstrzykiwane, zatem sposób ich podawania będzie małoinwazyjny. Obecnie prowadzimy badania wstępne, na początku należy sprawdzić, czy pomysł ten w ogóle jest obiecujący – mówi doktor Douglas.      

Obecnie w badaniach prowadzonych w grupie doktora Douglasa na Uniwersytecie Gandawskim czynny udział biorą dwie magistrantki z Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie. Dziękujemy doktorowi Timothy’emu Douglasowi za otwartość i chęć opowiedzenia o prowadzonych badaniach. Życzymy sukcesów w przyszłości i czekamy z niecierpliwością na komercjalizację innowacyjnych pomysłów.