Materiály, které nahradí lidské tkáně, zkoumají na zlínské univerzitě

Čím nahradit buňky?

Vědci z Centra polymerních systémů Univerzity Tomáše Bati a studenti Fakulty technologické ve Zlíně společně s kolegy z Akademie věd ČR vyvíjejí materiály, které by mohly v budoucnu pomoci nahradit lidskou tkáň nebo obnovit funkce orgánů jako je například srdce. Výroba umělých tkání, není však zdaleka tak snadná, jak se zdá. Kromě dalších proměnných celý proces sabotují i samotné buňky, které se občas nechovají tak, jak by se dalo očekávat.

„Vytvořit materiál, se kterým se budou lidské buňky přátelit, není vůbec snadné. Potřebujete, aby s ním buňky komunikovaly, neútočily na něj, ale naopak spolupracovaly. Ideální tedy je, aby se vyrobený materiál lidské tkání co nejvíce podobal a kopíroval její vlastnosti,“ popisuje profesor Petr Humpolíček z Centra polymerních systémů zlínské univerzity.

K vytvoření umělého srdce, svalu či funkčních nervů je ale ještě daleko, ale výsledky, které vyplývají z výzkumu zlínské Univerzity Tomáše Bati a Akademie věd ČR jsou dalším krokem, který vědce přibližuje k žádanému cíli.

Kryogel a hydrogel

Během výzkumu vědci přišli na řadu zajímavých materiálů, například na speciální kryogel. Kryogel vzniká za teplot hluboko pod nulou. Vypadá jako něco mezi plastelínou a slizem a hmatový dojem je stejný. Ale jeho vlastnosti jsou z vědeckého hlediska ohromující. Kryogen je dostatečně elektricky vodivý, elastický a porézní, tím se dostává velmi blízko k vlastnostem žádaným srdečními nebo svalovými buňkami.

„Hledali jsme i další možnosti přípravy podobných elektricky vodivých materiálů. Kombinací koloidních disperzí vodivých polymerů s biopolymery jako je například kolagen, hyaluronan sodný nebo laminin vznikl speciální hydrogel. Obrovskou výhodou je, že takový materiál v sobě kombinuje elektricky vodivé materiály a materiály, které se v našem těle běžně vyskytují a poskytují buňkám nejen oporu, ale i řadu signálů,“ popisuje profesor Humpolíček. 

K dalšímu bádání a testování už „stačí“ kryogel či hydrogel naočkovat buňkami a zjistit, jak se jim společně daří v různých situacích.

Díky zapojení zahraničních institucí a jejich know-how se podařilo detailně popsat vlastnosti těchto materiálů a otestovat je pomocí speciálních bioreaktorů. Ty umožňují simulovat podmínky, jaké buňky a materiál skutečně zažívají v lidském těle, což celý výzkum posunuje zase dále.

Dopad
Potenciál biokompatibilních materiálů je obrovský. „Výsledky této tříleté spolupráce a vývoje posloužily k dokonalejšímu poznání biokompatibilních polymerů a vytvoření zkušenostní základny, na které dnes můžeme ve Zlíně stavět,“ říká profesor Petr Humpolíček a dodává: „V dalších projektech se věnujeme materiálům, které chceme z naší laboratoře přiblížit také praxi. Materiály by měly být vhodné například pro využití v kosmetice či tkáňovém inženýrství,“ upřesňuje. Potenciál takových materiálů je obrovský a u pomoci s opravou srdečních tkání po infarktu pouze začíná.

ZDROJ