Pokroky v tkáňovém inženýrství

Tkáňové inženýrství představuje jedno z nejdynamičtěji se rozvíjejících odvětví moderní medicíny. Vědci po celém světě intenzivně hledají řešení, která by umožnila obnovit poškozené tkáně a zlepšit kvalitu života pacientů. Jedním z klíčových směrů výzkumu je vývoj inovativních biomateriálů, které podporují regeneraci tkání. Tyto materiály kombinují pokročilé technologie, jako je 3D tisk, nanotechnologie a bioaktivní složky.

Schopnost lidského těla regenerovat poškozené tkáně je fascinující, ale často narazí na své limity, zejména u složitějších struktur, jako je kloubní chrupavka, kost či kůže. Proto se věnujeme vývoji a testování nových materiálů, které regeneraci napomáhají. Tyto materiály slouží buňkám v místě poranění jako lešení. Buňky se na něm uchytí, postupně jej osídlí a po čase nahradí vlastní buněčnou masou. Materiály mohou také obsahovat léčiva nebo stimulující látky a aktivně pomáhají procesu hojení. Mezi takové materiály patří například nanovlákna, hydrogely, porézní pěny, keramické materiály i 3D tisknuté materiály.

Snímky stehenní kosti potkanů po šesti týdnech hojení kostního defektu (rentgenová mikrotomografie – μCT). Je patrné, že v okolí kostního defektu ošetřeného nosičem obsahujícím léčivo (ALN) došlo ke zvýšené tvorbě kostní hmoty. To se prokázalo jak u osteoporotických (B), tak u zdravých potkanů (E).

Převzatoz DOI: 10.2147/IJN.S386784.

Kostní tkáň se po celý život přestavuje a reaguje tak na drobná poškození a námahu. Tento proces je umožněn souhrou buněk, které resorbují kostní tkáň (osteoklasty), a buněk, jež vytvářejí novou kost (osteoblasty). Pokud je tento proces narušen onemocněním, jako je například osteoporóza, může dojít k úbytku kostní hmoty a k častým zlomeninám.

Léčba těžších forem osteoporózy spočívá v užívání léčiv, která snižují aktivitu buněk resorbujících kost, jako je např. alendronát (ALN). Celkové podávání takových léků má však řadu nežádoucích vedlejších účinků. Proto jsme vyvinuli materiál, který vyplní defekt v kosti a uvolňuje léčivo přímo v oblasti poškození. Tím se zamezí nežádoucím účinkům souvisejícím s celkovým podáním. Pozitivní vliv uvolněného alendronátu v místě poškození byl prokázán u potkanů s osteoporózou (obrázek).

Dalším výzkumným směrem je vývoj nosičů pro hojení chronických ran, které vyžadují dlouhodobou a komplexní terapii. Chronické rány, vyskytující se například u diabetiků, jsou často provázeny bakteriální infekcí a nedostatečným prokrvením, což komplikuje jejich hojení. V naší studii jsme společně s Grand Medical, s. r. o., a Fakultou biomedicínského inženýrství ČVUT vyvinuli kožní kryt z polymerních nanovláken. Kryt byl navržen tak, že umožnil řízené uvolňování antibiotika (gentamicinu) a antioxidační látky (tokoferol acetátu) v místě kožního defektu. Tento materiál snížil růst bakterií typických pro kožní infekce. Kožní rány myší ošetřené tímto krytem vykazovaly rychlejší hojení a snížené množství bakterií v ráně.