Skąd wziął się pomysł na prowadzenie badań nad sztuczną śliną? Dlaczego to ślina stała się obiektem zainteresowań naukowych?

Zainteresowania naukowe grupy Pana Profesora Jana Ryszarda Dąbrowskiego z Katedry Inżynierii Materiałowej i Biomedycznej Politechniki Białostockiej, w której pracowałam, dotyczyły oceny mechanizmów zużycia elementów protetycznych, a później ortodontycznych (metalowych, ceramicznych czy kompozytów stomatologicznych), w obrębie jamy ustnej. Badania te prowadzone są od 2009 roku. Zauważyliśmy, że u osób ze zmniejszonym wydzielaniem śliny obserwuje się intensyfikację zużycia, niszczenia, degradacji elementów stomatologicznych  W związku z tym, jako inżynierowie, postanowiliśmy zrobić „smar”, czyli preparat, który byłby w stanie odwzorować właściwości naturalnej śliny, głównie w aspekcie właściwości smarnych.

Jak wyglądał początek badań nad sztuczną śliną?

Zaczęły się poszukiwania składników, które po pierwsze muszą być biokompatybilne, czyli mogą być stosowane w organizmie, w obrębie jamy ustnej, a po drugie powinny odzwierciedlać właściwości naturalnej śliny. Najważniejszym elementem było badanie właściwości smarnych sztucznej śliny. Odpowiednie właściwości smarne śliny są związane z lepkością, a przede wszystkim lepkosprężystością. Na początku dobraliśmy składniki bazowe sztucznej śliny. Ten etap prac zakończył się uzyskaniem patentu w 2015 roku.

Na tym nie zakończyły się badania?

Prace badawcze były kontynuowane od razu po złożeniu wniosku patentowego. Wiedzieliśmy, jak powinien wyglądać skład bazowy sztucznej śliny. Następnie chcieliśmy uzyskać odpowiednią lepkosprężystość, która zapewnia prawidłową eksploatację elementów protetycznych w warunkach oddziaływań mechanicznych w obrębie jamy ustnej. I stąd pomysły na kolejne składniki sztucznej śliny.

Co wchodzi w skład opatentowanej sztucznej śliny?

Bazą sztucznej śliny jest buforowany roztwór soli. Składnikami odpowiedzialnymi za właściwości smarne są mucyna i guma ksantanowa. Badania pokazały, że połączenie tych dwóch składników umożliwia uzyskanie najlepszych właściwości lepkosprężystych, które są w swoich parametrach bardzo zbliżone do parametrów śliny naturalnej, a nawet nieco lepsze. Są lepkosprężyste i mają wyższe moduły sprężystości niż ślina naturalna. Moduł mucyna plus guma ksantanowa zapewnia więc odpowiednie właściwości smarne.

Jakie składniki uzupełniają skład sztucznej śliny i wpłynęły na jej unikalność?

Ślina pełni wiele istotnych funkcji, począwszy od trawiennej, przeciwdrobnoustrojowej, osmotycznej, bierze również udział w remineralizacji szkliwa. Opracowanie kolejnych składników śliny wymagało wsparcia biologów oraz lekarzy. Dlatego zwróciliśmy się z propozycją współpracy do Uniwersytetu Medycznego w Białymstoku. Zaczęliśmy prowadzić badania w kierunku poszukiwania nowych możliwości, nowych składników. Zespół z Uniwersytetu Medycznego prowadził badania w zakresie nanocząstek złota w postaci koloidalnej. Postanowiliśmy dodać do naszego preparatu nanocząstki, aby uzyskać kolejną właściwość śliny – przeciwdrobnoustrojową. Okazało się, że opracowany preparat wykazuje właściwości przeciwdrobnoustrojowe zarówno w stosunku do grzybów takich jak Candida albicans, jak i powszechnych bakterii np. Streptococcus mutans.

Który etap był najtrudniejszy? Opracowanie samego modułu mucyna – guma ksantanowa, czy dodanie nanocząstek złota?

Opracowanie finalnego składu było bardzo pracochłonne, ponieważ dodanie każdego składnika wiązało się z badaniami „od początku”, bowiem zmieniały się właściwości tego preparatu. Mieliśmy opracowany skład mucyna – guma ksantanowa, ale dodanie kolejnego składnika wymagało jego modyfikacji. Tak było w przypadku nanocząstek złota. Tutaj pojawiały się także problemy związane z doborem stężenia, aby preparat spełniał podstawowe właściwości przeciwdrobnoustrojowe. Ponadto należało dobrać odpowiednie patogeny do badań skuteczności preparatu. Problemem była kompleksowość badań – chcieliśmy opracować preparat, który będzie w stanie odwzorować kilka różnych właściwości śliny. Nie tylko jedną czy dwie, ale kilka. I to nam się udało.

Kto będzie odbiorcami Państwa produktu?

Chcielibyśmy, żeby odbiorcami były osoby, które odczuwają suchość w obrębie jamy ustnej. Należy podkreślić, że dotyczy to każdej grupy wiekowej. Są to osoby młode (życie w pośpiechu, w stresie sprawia, że często tej śliny brakuje) oraz osoby stosujące aparaty ortodontyczne. To także osoby starsze, u których z uwagi na ilość przyjmowanych leków wydzielanie śliny jest zmniejszone i które bardzo często noszą elementy protetyki stomatologicznej – taka ślina wspierałaby czy wzmacniała adhezję elementów protetycznych i usprawniała zakładanie protez. Kolejną grupę stanowią pacjenci onkologiczni, szczególnie osoby, u których wystąpiły nowotwory głowy i szyi. Gruczoły ślinowe bardzo często zostają usunięte podczas operacji. Tacy pacjenci odczuwają dyskomfort w jamie ustnej, utrudnione jest jedzenie, więc stosowanie takich preparatów zwiększa komfort życia. Dodatkowo obserwuje się zaburzenie pracy ślinianek po radioterapii.

Co sprawia, że opracowana sztuczna ślina wyróżnia się pośród innych preparatów tego typu?

Po pierwsze należy zauważyć, że pH nie wszystkich preparatów jest w granicach pH fizjologicznego. Z naszych obserwacji wynika, że u niektórych z nich pH jest poniżej 5-5,5, a to może przyczyniać się do powstawania próchnicy. Praca nad odpowiednim pH to kolejny element badań. Wpływa on m.in. na rozwój patogenów w jamie ustnej. Dodatkowo pozwala kontrolować właściwości korozyjne, tak aby te preparaty nie wywołały korozji w obrębie jamy ustnej. Opracowany przez nas skład śliny jest bardzo zbliżony do śliny naturalnej, bardzo dobrze ją zastępuje.

Jakie są dalsze plany dotyczące projektu sztucznej śliny?

Cieszymy się z tego, że udało nam się zastrzec skład bazowy. W tej chwili dalej prowadzimy badania w tym kierunku. Razem z Uniwersytetem Medycznym złożyliśmy projekt do Polpharmy, który uzyskał finansowanie. Prowadzimy w tej chwili badania w kierunku zastosowania nowych technologii, w tym nanostruktur, na których będą związki biologicznie czynne w kierunku dopracowania właściwości przeciwdrobnoustrojowych, immunologicznych i szeroko pojętych biologicznych. My jako pracownicy Politechniki zajmiemy się pracą nad właściwościami mechanicznymi, tribologicznymi i korozyjnymi, a pracownicy Uniwersytetu właściwościami biologicznymi.

A Pani dalsze plany zawodowe?

Po 10 latach pracy chciałabym, żeby udało się skomercjalizować ten produkt. Nie jest to zadanie proste i łatwe, bowiem wymaga wielu badań laboratoryjnych oraz badań klinicznych. Komercjalizacja produktu jest celem na najbliższe lata.

Dziękuję za rozmowę.

Dziękuję również. 

--

W skład Zespołu, który opatentował sztuczną ślinę wchodzili:

- Prof. dr hab. inż. Jan R. Dąbrowski - Katedra Inżynierii Materiałowej i Produkcji, Wydział Mechaniczny, Politechnika Białostocka;

- Dr inż. Joanna Mystkowska - Katedra Inżynierii Materiałowej i Produkcji, Wydział Mechaniczny, Politechnika Białostocka;

- Prof. dr hab. n. med. Halina Car - Zakład Farmakologii Doświadczalnej, Wydział Nauk o Zdrowiu, Uniwersytet Medyczny w Białymstoku;

- Dr Katarzyna Niemirowicz-Laskowska - Samodzielna Pracownia Technik Mikrobiologicznych i Nanobiomedycznych, Uniwersytet Medyczny w Białymstoku.