Nowe fluorescencyjne poliestry o właściwościach przeciwutleniających do zastosowań w inżynierii naczyń krwionośnych
Obecnie do zastępowania zwężonych i uszkodzonych naczyń krwionośnych wykorzystuje się protezy poliestrowe i teflonowe. Są to jednak materiały hydrofobowe, krystaliczne i niebiodegradowalne, a ponadto często wywołują one zjawisko stresu oksydacyjnego powodujące komplikacje pooperacyjne prowadzące do ponownego zarastania i zwężania światła naczynia krwionośnego. Nowoczesne podejście w inżynierii biomateriałów i inżynierii tkankowej zakłada jednak, że biomateriały, oprócz wywoływania pożądanej odpowiedzi w żywym organizmie, powinny spełniać swoją rolę czasowo, tzn. powinny ulegać degradacji po odtworzeniu na ich rusztowaniu pożądanej struktury tkankowej.

Celem projektu było otrzymanie i scharakteryzowanie właściwości polimerów, przeznaczonych do wytwarzania nowej generacji protez naczyń krwionośnych. Są to poliestry kwasu cytrynowego i dioli, które uważane są za biozgodne i resorbowalne w organizmie człowieka. Nowatorstwo projektu polegało na wprowadzeniu do takich materiałów substancji, które są prozdrowotne tj. glutationu, stanowiącego pierwszą linię oporu w walce ze stanem zapalnym organizmu na poziomie komórkowym oraz prowitaminy B5, czyli pantenolu o działaniu wspomagającym leczenie i odbudowę tkanek. Powyższe substancje lecznicze po dołączeniu do struktury polimerów, pozwalają na otrzymanie materiałów o innowacyjnych właściwościach przeciwutleniających i/lub fluorescencyjnych. Właściwości antyoksydacyjne pomagają zminimalizować negatywne skutki stresu oksydacyjnego i usuwać wolne rodniki, będące jedną z przyczyn powikłań po wszczepieniu implantów naczyniowych, jaką jest nadmierne namnażanie komórek mięśniowych gładkich i zarastanie światła naczynia. Z drugiej strony właściwości fluorescencyjne takiego materiału mogą umożliwić jego obrazowanie w ciele pacjenta oraz ułatwić proces śledzenia jego degradacji i resorpcji.
Materiały były przygotowane w formie tubularnej przeznaczonej do wytwarzania protez naczyń o małych średnicach oraz jako pokrycie komercyjnie dostępnych protez teflonowych i poliestrowych. Właściwości wszystkich otrzymanych materiałów zbadano w czterech renomowanych jednostkach naukowych z kraju i zagranicą (Wydział Inżynierii i Technologii Chemicznej Politechniki Krakowskiej, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki Akademii Górniczo-Hutniczej, Instytut Chemii Makromolekularnej oraz Instytut Fizjologii Czeskiej Akademii Nauk). W ramach prac badawczych oceniona została budowa chemiczna otrzymanych materiałów, właściwości przeciwutleniające, fluorescencyjne, mechaniczne, a także obejmujące topografię i budowę chemiczną powierzchni, oraz podatność na degradację. Przeprowadzono kompleksowe badania właściwości biologicznych otrzymanych polimerów, w kontakcie z komórkami, z których zbudowane są naczynia krwionośne, czyli z komórkami śródbłonka naczyniowego oraz komórkami mięśni gładkich, a dodatkowo z komórkami macierzystymi. Powyższe badania na modelowych liniach komórkowych pozwoliły określić wpływ przeprowadzonej modyfikacji na adhezję, proliferację i żywotność komórek, a dodatkowo wykazały brak cytotoksyczności przygotowanych materiałów.
Numer Projektu: 2018/28/C/ST5/00461
Okres realizacji: 01.10.2018 – 30.09.2022 (48 miesięcy)
Kwota dofinansowania: 845 611 zł
Instytucja finansująca: Narodowe Centrum Nauki w ramach II edycji Programu Sonatina
Kierownik: dr inż. Wiktor Kasprzyk