Doktorantki – z Politechniki Wrocławskiej i Uniwersytetu Warszawskiego – oraz praktykująca stomatolog i naukowiec z poznańskiego Uniwersytetu Medycznego zamierzają wspólnie opracować rozwiązanie, które przyspieszy regenerację tkanek w jamie ustnej osób po radioterapii. Badaczki wykorzystają inteligentne hydrożele.

Radioterapia to dla wielu osób z nowotworami jamy ustnej konieczność. Promieniowanie, które niszczy komórki rakowe, niestety może także doprowadzać m.in. do stanów zapalnych, owrzodzeń, ubytków tkanki i trudniejszego gojenia się. Konsekwencją jest ból i często także trudności z połykaniem, które w skrajnych przypadkach mogą skutkować nawet niedożywieniem pacjenta.

Dlatego badaczki z Polski – z trzech różnych ośrodków naukowych – postanowiły połączyć siły i razem opracować inteligentny hydrożel, który będzie zawierał substancję przyspieszającą regenerację tkanek w jamie ustnej. Nad rozwiązaniem pracują wspólnie – lekarz stomatolog dr hab. n. med. Marta Dyszkiewicz-Konwińska, wykładowca i naukowiec w Katedrze i Zakładzie Biomateriałów i Stomatologii Doświadczalnej oraz w Pracowni Radiologii Stomatologicznej na poznańskim Uniwersytecie Medycznym (obroniła doktorat z tematyki dotyczącej zmian w obrębie błony śluzowej jamy ustnej u pacjentów poddawanych chemioterapii, a jej pasją jest stomatologia regeneracyjna i metody obrazowania twarzoczaszki), oraz dwie doktorantki – Magdalena Łabowska z Politechniki Wrocławskiej i Ewa Borowska z Kolegium Międzywydziałowych Indywidualnych Studiów Matematyczno-Przyrodniczych na Uniwersytecie Warszawskim.

Łabowska w ramach doktoratu zajmuje się hydrożelami, a Borowska pracuje na organizmach ekstremofilnych, czyli takich, które żyją w bardzo trudnych warunkach, potrafiąc się do nich dostosować (np. przy bardzo wysokich temperaturach i dużym zasoleniu). Poznały się w zespole InnSpace – grupie wywodzącej się z PWr, a obecnie obejmującej pasjonatów kosmosu i jego eksploracji z kilku miast w Polsce. 

- To Ewa zaproponowała temat naszych badań i stworzyła zespół – opowiada Magdalena Łabowska. – Właśnie złożyłyśmy wniosek na grant z programu International Associacion for Dental Research, z którego chcemy sfinansować pierwsze prace. Czekamy teraz na wyniki.

Dlaczego hydrożele?

Hydrożele to bardzo miękkie materiały zbudowane z polimerów i zawierające duże ilości wody. W postaci proszków polimery są łączone z wodą i „sieciowane” za pomocą np. odczynników chemicznych, lamp o określonej długości fali albo radiacyjnie. Sieciowane, czyli łączone w całość, a bardziej naukowo nazywa się to polimeryzacją. Efektem jest stworzenie trwałego połączenia, które sprawia, że hydrożel – mimo że sam zawiera dużo wody – to jednak w wodzie się nie rozpuści.

- Hydrożele, podobnie jak wszystkie polimery, ulegają jednak degradacji w określonym środowisku – dodaje Łabowska. – W zależności od różnych czynników rozpadają się po określonym czasie, a my możemy tym sterować. Dlatego mówimy o inteligentnych hydrożelach, które reagują w konkretny sposób, bo w kontakcie ze stymulatorami czyli np. konkretnym pH albo temperaturą, zmienią się całkowicie ich właściwości.

A gdy się zmienią, hydrożel degradując się, może uwolnić substancję leczniczą, która została do niego wcześniej „dołączona”. Jako nośnik leków przyspieszających regenerację tkanek w jamie ustnej może okazać się idealny, bo u pacjentów z nowotworem rozwijającym się w tej części ciała zmienia się właśnie pH jamy ustnej, a nowotworowe tkanki mają też wyższą temperaturę niż te zdrowe. W ten sposób lek trafiałby tylko tam, gdzie jest potrzebny.

Rozwiązanie „szyte na miarę”

- Zanim jednak dotrzemy do tego etapu, czeka nas bardzo wiele badań, by sprawdzić prawdziwość naszych przewidywań – zastrzega Łabowska. – Najpierw w badaniach in vitro musimy określić, w jaki sposób ślina i inne parametry środowiskowe – przed i po napromieniowaniu – jamy ustnej pacjenta z takim nowotworem wpływają m.in. na parametry materiałowe hydrożelu oraz substancji, którą chcemy z nim połączyć. Na razie nie będziemy zdradzać, czym będzie ta substancja, zanim nie zaczniemy bardziej zaawansowanych badań.

Kolejnym krokiem będzie stworzenie modelu, tzw. sferoidy, czyli agregatu komórek nowotworowych, które hoduje się w warunkach laboratoryjnych. Na nią badaczki nałożą swoją substancję i będą sprawdzać, jakiej minimalnej, maksymalnej i optymalnej ilości tego leku potrzebują, by wspomagał leczenie komórek. Później konieczne będzie wyprodukowanie hydrożelu jako nośnika leku na drukarce 3D albo takiego, który zostanie utwardzony światłem, i przeprowadzenie testów degradacyjnych. W ten sposób da się sprawdzić, po jakim czasie uwalnia się lek, jak można to przyspieszyć/spowolnić itd. Dopiero wtedy zespół naukowy będzie mógł złożyć wniosek do komisji etycznej o zgodę na prowadzenie leczenia na pacjentach.

- Co ważne, nasze rozwiązanie będzie personalizowane. Każdy człowiek ma bowiem inną budowę ciała, w tym także jamy ustnej. U każdego też zmiany nowotworowe dotyczą innych obszarów, mają inny zasięg itd. Wykorzystanie druku 3D lub utwardzanie miękkiego hydrożelu światłem in situ pozwoli przygotować rozwiązania „szyte na miarę” dla każdego pacjenta – dodaje nasza doktorantka.

O szczegółach swojego projektu badaczki będą opowiadać w piątek, 19 lutego o godz. 18 w kolejnym odcinku z serii wywiadów live „Nordisk Trygghet”. W czasie spotkania będzie można zadawać gościom pytania. Więcej szczegółów w wydarzeniu na Facebooku:

Magdalena Łabowska jest na czwartym roku doktoratu. Swoją rozprawę przygotowuje na temat badań nad wykorzystaniem wybranych biopolimerów hydrożelowych w technologii bioplotowania do zastosowań farmaceutycznych – pod okiem aż trzech promotorów (ze względu na dużą interdyscyplinarność zagadnienia). Jej promotorami głównymi są dr hab. inż. Jerzy Detyna, prof. uczelni z Katedry Mechaniki, Inżynierii Materiałowej i Biomedycznej na Wydziale Mechanicznym i dr hab. inż. Izabela Michalak z Katedry Zaawansowanych Technologii Materiałowych na Wydziale Chemicznym. Promotorem pomocniczym jest dr inż. Patrycja Szymczyk-Ziółkowska z Katedry Technologii Laserowych, Automatyzacji i Organizacji Produkcji na Wydziale Mechanicznym.

Lucyna Róg