Żelatyna, znana głównie z kuchni, może wkrótce zmienić oblicze nowoczesnej medycyny. Naukowcy z Politechniki Gdańskiej odkryli sposób na wykorzystanie jej w innowacyjnych biomateriałach, które potrafią m.in. kontrolować uwalnianie leków i zwalczać bakterie.
Białko z kuchni zmieni oblicze medycyny?
dobrze, dużo się zmieniło w ostatnim czasie
24%
cały czas potrzebujemy większego finansowania
22%
potrzebna jest całościowa reforma systemu i finansowania
32%
Żelatyna raczej kojarzy się wszystkim ze światem kulinarnym – ciastami czy akurat w okresie okołoświątecznym mięsnymi galaretami, a nie supersubstancją wykorzystywaną w innowacyjnych materiałach medycznych.
Tymczasem naukowcy z Politechniki Gdańskiej udowodnili, że powszechnie wykorzystywane w kuchni białko może stanowić prawdziwy „game changer” w świecie medycyny.
Co się stanie, jeśli zmienimy tylko jeden element układu?
Mowa o badaniach, które prowadzi dr Tomasz Swebocki z Instytutu Nanotechnologii i Inżynierii Materiałowej Wydziału Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej wraz z naukowcami z Uniwersytetu Łódzkiego oraz CEA Saclay we Francji. Dzięki zastosowaniu rozpuszczalników głęboko eutektycznych (DES) i ich oddziaływania na hydrożele żelatynowe, udało się stworzyć biomateriały o nowych właściwościach.
– W inżynierii materiałowej bardzo często zaczynamy od prostych pytań: co się stanie, jeśli zmienimy tylko jeden element układu? W naszym przypadku był to rozpuszczalnik. Okazało się, że połączenie dobrze znanej żelatyny z rozpuszczalnikami głęboko eutektycznymi pozwala „zaprojektować” zupełnie nowe właściwości materiału – od sposobu transportu cząsteczek po działanie przeciwbakteryjne i biozgodność. Takie podejście pokazuje, jak duże znaczenie w rozwoju nowoczesnych biomateriałów dla medycyny i bionanotechnologii mają dziś inżynieria materiałowa i nanotechnologia – mówi dr Tomasz Swebocki, prof. PG.
Młodzi naukowcy z Trójmiasta. Michał Hinca w wieku 12 lat złożył swój pierwszy komputer
Nowe możliwości w medycynie
Powstałe w ten sposób eutektożele mają właściwości, które można modyfikować, np. zmieniając stężenie lub typ rozpuszczalnika. Dzięki możliwości kontrolowania ich właściwości otwierają się z kolei nowe drogi ich wykorzystania, np. w systemach kontrolowanego uwalniania leków czy nowoczesnych materiałach opatrunkowych.
– Jedne z nich działały jak swoista „gąbka molekularna”, zatrzymując lek w strukturze żelu. Inne tworzyły bardziej zwartą barierę, spowalniając jedynie jego przenikanie bez utraty w samym żelu – mówi dr Swebocki, prof. PG. – Dzięki temu możliwe jest dostrajanie właściwości materiału do konkretnych zastosowań biomedycznych. Kolejnym etapem badań będzie pogłębiona ocena funkcjonalności opracowanych materiałów w bardziej złożonych modelach biologicznych, które lepiej odzwierciedlają warunki rzeczywistego gojenia ran. Pozwoli to zweryfikować skuteczność eutektożeli w dynamicznym środowisku biologicznym oraz przygotować grunt pod dalsze prace nad ich potencjalnym wdrożeniem w praktyce klinicznej – dodaje dr Swebocki.
Właściwości przeciwbakteryjne
Co ciekawe, opracowane eutektożele w kontakcie z organizmem nie powinny wywoływać podrażnień, stanów zapalnych ani innych niepożądanych reakcji.
– Ponadto, otrzymane eutektożele wykazały również właściwości przeciwbakteryjne wobec bakterii, takich jak Escherichia coli czy MRSA (gronkowca złocistego opornego na metycylinę), a jednocześnie zachowały cytokompatybilność względem ludzkich keratynocytów. Oznacza to, że materiały te mogą być w przyszłości rozważane jako komponenty nowoczesnych materiałów opatrunkowych lub platform do kontrolowanego dostarczania leków – przekonuje naukowiec.
Eutektożele mają duży potencjał w kontekście np. trudno gojących się ran skórnych.
Praca dotycząca nowych sposobów projektowania biomateriałów opartych na żelatynie została opublikowana w naukowym czasopiśmie Advanced Functional Materials. Badania zostały zrealizowane przy wsparciu programu NOBELIUM, finansowanie zapewnił też grant Narodowego Centrum Nauki.