Aktualności

To innowacja na skalę całego świata. Naukowcy z Politechniki Lubelskiej i Uniwersytetu Medycznego w Lublinie stworzyli implant kości, który ma pomagać chorym na osteoporozę. Wyjątkowe, bo inteligentne rozwiązanie powoli uwalnia lek, ale robi to tylko wtedy, gdy jest to niezbędne.

– Osteoporoza to choroba metaboliczna, która spowodowana jest przez zaburzenie równowagi między procesami kościotworzenia w tkance kostnej i procesami degradacji kości. W wyniku zaburzenia równowagi kość staje się bardzo krucha i podatna na złamania – tłumaczy profesor Agata Przekora-Kuśmierz z Uniwersytetu Medycznego w Lublinie.

Osteoporoza nazywana jest też „cichą” choroba ponieważ nie towarzyszą jej dolegliwości bólowe. Często dowiadujemy się o niej dopiero, gdy złamiemy kość. Choć przez lata uważano ją za problem osób starszych, dziś coraz częściej dotyka także ludzi młodych.

Standardem w leczeniu pacjentów jest podawanie leków z grupy bisfosfonianów.

– Leki te są bardzo słabo przyswajalne z przewodu pokarmowego, dlatego potrzebne są ich bardzo duże dawki, a pacjenci muszą przestrzegać bardzo restrykcyjnej diety – zaznacza prof. Przekora-Kuśmierz.

Stąd pomysł na stworzenie inteligentnego implantu kostnego, który uwalniałby lek tylko w miejscu złamania kości i tylko w sytuacji nadmiernej aktywności komórek odpowiedzialnych za jej degradację.

– W wyniku przebiegu osteoporozy dochodzi do obniżenia wartości pH środowiska i właśnie wtedy uwalniana jest substancja lecznicza z implantu – tłumaczy profesor Wojciech Franus prorektor ds. nauki Politechniki Lubelskiej. –  Opracowany przez nas implant selektywnie i powoli oddaje odpowiednie porcje leku, dzięki czemu uzyskujemy odpowiednią aktywność i odpowiedni efekt terapeutyczny. Stworzenie implantu nie było łatwe. Dużym wyzwaniem była przeżywalność komórek, które hodowane były na tym implancie. Musieliśmy wykonać mnóstwo różnego rodzaju badań i symulacji, ale zamierzony efekt udało się nam osiągnąć.

W ten sposób powstał implant wyjątkowy, bo wykonany z zeolitów, czyli minerałów, które można wytworzyć w laboratorium. Zeolity są powszechnie wykorzystywane w różnych dziedzinach nauki i przemysłu m.in. w modyfikacji asfaltów, usuwaniu zanieczyszczeń z wody.

– Nasz implant nie powstał w gabinecie lekarskim, ale przy wspólnym stole chemika, biologa i inżyniera. Każda osoba miała tu do odegrania ważną rolę, co gwarantowało powodzenie całego przedsięwzięcia. Naszym celem było to, żeby leczyć nie tylko poprzez medycynę ale też inżynierię – tłumaczy dr Jakub Matusiak z Wydziału Budownictwa i Architektury Politechniki Lubelskiej i zaraz dodaje: – Ponieważ do zastosowań biomedycznych potrzebujemy materiałów bardzo czystych nasze materiały są syntezowane w laboratorium. Te, które wykorzystujemy są otrzymywane… z materiałów odpadowych.

W tym przypadku jest to lotny popiół, który jest odpadem w produkcji energii i ciepła w elektrowniach i elektrociepłowniach wykorzystujących węgiel jako paliwo. Przetwarzany jest on podczas reakcji chemicznych na materiał, który jest wykorzystywany w syntezie czystych zeolitów.

– Przeprowadziliśmy szereg badań i wiemy już, że te materiały są w pełni bezpieczne i można je z powodzeniem stosować do tworzenia inteligentnego implantu – zaznacza badacz. – Kiedy pH wraca do normy, implant przestaje działać. To bardzo korzystne dla pacjentów, bo długotrwałe stosowanie leków z grupy bisfosfonianów może powodować negatywne skutki zdrowotne.

Implant polimerowo-ceramiczny ma być wszczepiany już po złamaniu i wypełniać będzie ubytek w tkance.

– Stanowić będzie on rodzaj rusztowania dla komórek, które naturalnie występują w kości. Komórki zaczną się dzielić i obrastać nasz implant, a równocześnie w przypadku nadmiernej aktywności komórek degradujących kość – uwalniać będzie się lek, który będzie je inaktywował – tłumaczy prof. Agata Przekora-Kuśmierz.

Projekt wchodzi właśnie w końcowy etap testów. Badania laboratoryjne potwierdziły bezpieczeństwo materiału, a testy komórkowe wykazały, że implant nie tylko nie szkodzi, ale może wspierać regenerację. Do tej pory wynalazek otrzymał 1 patent, a pozostałe 8 wniosków patentowych jest obecnie rozpatrywanych.

– Kolejnym etapem będą badania przedkliniczne. Chcielibyśmy zacząć ich realizację jak najszybciej – zapowiadają naukowcy i dodają, że złożyli do Agencji Badań Medycznych wniosek w ramach konkursu Transmed I na ich sfinansowanie i przygotowanie prototypu do badań klinicznych.

– Nasz implant jest nowatorski w skali świata. Sam pomysł związania leku z grupy bisfosfonianów z implantem kostnym nie jest nowy, ale nikt do tej pory nie zrobił tego w taki sposób jak my. W pozostałych pomysłach implant nie reaguje w inteligentny sposób i nie uwalnia leku tylko wtedy, kiedy jest potrzeba.

Badania prowadzone są w ramach projektu Dwufunkcyjny, czuły na zmiany pH kompleks zeolitowo-bisfosfonianowy jako baza do produkcji inteligentnego implantu kostnego do leczenia złamań osteoporotycznych finansowanego przez Narodowe Centrum Nauki (UMO-2021/43/B/NZ7/00447) realizowanego w konsorcjum Uniwersytetu Medycznego w Lublinie (prof. dr hab. Agata Przekora-Kuśmierz) i Politechniki Lubelskiej (prof. dr hab. inż. Wojciech Franus).