Narodowe Centrum Badań
i Rozwoju

  Tytuł projektu

Nowe sfunkcjonalizowane biopolimery do zastosowań medycznych

  Nazwa Beneficjenta/Beneficjentów

Instytut Katalizy i Fizykochemii Powierzchni im. Jerzego Habera Polskiej Akademii Nauk

  Nazwa programu

Programy krajowe

  Konkurs

Lider VII

  Wartość projektu

1 198 950,00 PLN

  Wartość dofinansowania

1 198 950,00 PLN

  Okres realizacji projektu

od 01-01-2017 r. do 31-12-2020 r.

Poznajcie nasz zespół

Zobacz efekt naszej pracy

Link do filmu zrealizowanego ze środków HE Bloom we współpracy z Województwem Małopolskim, gdzie zaprezentowane są wyniki m. in z Lidera jak i TechMatStategu (oba z NCBR).

 

 

 

Lista publikacji:

1. Sofińska, K; Barbasz, J; Witko, T; Dryzek, J; Haraźna, K; Witko, M; Kryściak‐Czerwenka, J; Guzik, MW*, Structural, topographical, and mechanical characteristics of purified polyhydroxyoctanoate polimer, J. App. Polymer Sci., 136(4), 47192, 2019, IF 2,520
2. Cichoń, E; Haraźna, K; Skibiński, S; Witko, T; Zima, A; Ślósarczyk, A; Zimowska, M; Witko, M; Leszczyński, B; Wróbel, A; Guzik, MW*, Novel bioresorbable tricalcium phosphate/ polyhydroxyoctanoate (TCP/PHO) composites as scaffolds for bone tissue engineering applications, J. Mech. Behav. Biomed. 98, 235-245, 2019, IF 3,372
3. Witko, T; Solarz, D; Feliksiak, K; Rajfur, Z; Guzik, MW*, Cellular architecture and migration behavior of fibroblast cells on polyhydroxyoctanoate (PHO): A natural polymer of bacterial origin, Biopolymers, 110(11), e23324, 2019, IF 1,845
4. Witko, T; Solarz, D; Feliksiak, K; Rajfur, Z*; Haraźna, K.; Guzik, MW*, Insights into in vitro wound closure on two biopolyesters – polylactide and polyhydroxyoctanoate, Materials, 13(12), 2793, 2020, IF=3,057
5. Nitkiewicz T, Wojnarowska M, Sołtysik M, Kaczmarski A, Witko T, Ingrao C, Guzik MW*, How sustainable are biopolymers? Findings from a Life cycle assessment of polyhydroxyalkanoate production from rapeseed-oil derivatives., Sci. Total Environ., 749, 141279, 2020 IF  6,551
6. Feliksiak, K., Witko, T., Solarz, D., Guzik, M., Rajfur, Z., Vimentin Association with Nuclear Grooves in Normal MEF 3T3 Cells. Int. J. Mol. Sci.  21, 7478, 2020, IF 4.556
7. Haraźna, K.; Cichoń, E.; Skibiński, S.; Witko, T.; Solarz, D.; Kwiecień, I.; Marcello, E.; Zimowska, M.; Socha, R.; Szefer, E.; Zima, A.; Roy, I.; Raftopoulos, K.N.; Pielichowski, K.; Witko, M.; Guzik, M. Physicochemical and Biological Characterisation of Diclofenac Oligomeric Poly(3-hydroxyoctanoate) Hybrids as β-TCP Ceramics Modifiers for Bone Tissue Regeneration. Int. J. Mol. Sci. 21, 9452, 2020, IF 4.556
8. Guzik, M., Haraźna, K., Prajsnar, J., Skibiński, S., Witko, T., Bioplastiki przyszłości - polimery zbudowane z hydroksykwasów, w: Biogospodarka: Wybrane Aspekty. Difin SA, red M. Pink, M. Wojnarowska, pp. 391–453, 2020

Jaki problem rozwiązuje nasz projekt?

Biopolimery stanowią jeden z wiodących sektorów produktów pochodzenia biologicznego, a ich przewidywany wzrost będzie znaczący w ciągu najbliższych lat. Polihydroksyalkaniany (PHA) reprezentują klasę optycznie czynnych biodegradowalnych poliestrów gromadzonych przez liczne bakterie jako oddzielne granulki wewnątrzkomórkowe. PHA są materiałami nietoksycznymi i ulegają biodegradacji do nieszkodliwych produktów w środowisku. PHA to doskonałe biokompatybilne materiały ze względu na brak toksyczności dla ludzkich tkanek i krwi. Testy in vivo wykazały, że te poliestry są biokompatybilne z komórkami osteoblastycznymi i nabłonkowymi, umożliwiając potencjalne zastosowania medyczne: w leczeniu ran, implanty do inżynierii tkankowej i dostarczanie leków
W projekcie wykorzystaliśmy te cechy i stworzyliśmy opatrunki do regeneracji skóry na ich bazie. Podczas realizacji Lidera utworzyliśmy warsztat do modyfikacji tych polimerów, wprowadzając w ich strukturę leki (antybiotyki czy środki przeciwbólowe). Wykorzystaliśmy tutaj dwa podejścia – chemicznej modyfikacji PHA jak i takiej, która przeprowadzana jest przez enzymy – lipazy. Pozwoliło to na wytworzenie materiałów o różnym tempie uwalniania się leku. Kolejnym krokiem jaki udało się zrealizować było opracowanie implantów do regeneracji kości. Wykorzystaliśmy tutaj połączenie twardej ceramiki pokrytej cienką warstwą polimeru, które po implantacji może być medium do lokalnego uwalniania leków. Ponadto warstwa z PHA zapewnia integralność implantu nastawionego na siły ściskające. 

Kto korzysta/skorzysta z wyników projektu?

Z wyników projektu w przyszłości skorzystają głównie pacjenci. Pierwszą grupą będą Ci, którzy przeszli rozległe poparzenia czy też ich skóra uległa zniszczeniu w znacznym stopniu. Opracowane opatrunki mają pomóc w regeneracji właśnie takich uszkodzeń. Cienka pianka wytworzona z elastycznego PHA ma stanowić swoistą architekturę do odbudowy skóry. Opatrunek pozostanie z pacjentem aż do momentu całkowitego wyleczenia zmienionego miejsca, będzie odżywiał odradzającą się skórę, opcjonalnie dostarczał lokalnie wybrany lek, a na zakończenie zostanie „wchłonięty” przez nasz organizm. Drugą grupą pacjentów, którzy skorzystają z naszych opracowanych materiałów będą Ci, którzy wymagają wszczepienia implantów kostnych. Opracowane hybrydowe materiały ceramika-PHA pozwalają na regenerację tkanki kostnej w miejscach, gdzie nie dochodzi do zbytnich przeciążeń mechanicznych, a wymagane jest precyzyjne uzupełnienie brakującej tkanki. Tak samo jak w przypadku opatrunków, hybrydowe implanty mają za zadanie pomóc organizmowi w odbudowie kości, przy okazji odżywiając miejsce implantacji. 

Co było dla nas największym wyzwaniem w projekcie?

Największym wyzwaniem w projekcie było opracowanie warsztatu chemicznych i enzymatycznych modyfikacji polimeru PHA. My skupiliśmy się na przedstawicielu średniołańcuchowych PHA – polihydroksyoktanianie, dla którego nie było opracowanych wcześniej metod modyfikacji.  Dużym wyzwaniem było również udowodnienie wprowadzanych zmian do cząsteczki polimeru/oligomeru. Opracowaliśmy dość żmudną metodę analityczną wykorzystującą spektrometrię masową, która pozwoliła nam w dość precyzyjny sposób potwierdzić nasze modyfikacje.