Dorota Bardzińska, Wprost: Bioaktywny substytut kości gąbczastej – implant na bazie polimeru biodegradowalnego. Na czym polega wasz wynalazek? Jakie są jego cechy?
Krzysztof Kolankowski: Nasz implant ma za zadanie przyspieszyć regenerację kości tam, gdzie powstał ubytek kostny. Po wprowadzeniu w to miejsce naszego implantu namnażają się na nim komórki i powstaje nowa kość. Jest to rusztowanie komórkowe. Nasz implant jest bioresorbowalny, po pewnym czasie ulega rozkładowi na proste związki, które są wchłaniane przez organizm. Z czasem implant degraduje, a coraz więcej powstaje nowej, odbudowanej kości.
Implant jest bioaktywny, pokryty specjalnymi powłokami, które powodują lepsze dopasowanie do organizmu pacjenta. Są to powłoki hydrofilizujące, sprawiające, że implant „lubi wodę”. Nasz organizm przede wszystkim składa się właśnie z wody. Opracowany implant jest spersonalizowany. Wyszliśmy z założenia, że powinien być dopasowany dla danego pacjenta, a nie uniwersalny, czyli taki sam dla każdego. Implant może być nasączony osoczem bogatopłytkowym pacjenta (biorcy). Dzięki temu organizm rozpoznaje go jako swój, co zmniejsza ryzyko odrzutu.
Dobranie rozmiaru implantu to też zabieg personalizacji. Implanty obecne na rynku, używane przez ortopedów, są produkowane w standardowych rozmiarach. Nasz implant jest sprężysty, dlatego można jego wielkość dostosować na sali operacyjnej.
Z czego jest zbudowany implant?
Z syntetycznego polimeru, który degraduje do kwasu mlekowego, czyli związku, który nasz organizm dobrze zna.
Skąd pomysł na poszukiwanie bioaktywnego substytutu kości gąbczastej?
Nasz projekt jest efektem współpracy praktyków – chirurgów ortopedów – i naukowców chemików. Kilka lat temu prof. Krzysztof Ficek zasugerował nam, że widzi lukę w ortopedii. Brakuje materiałów kościozastępczych, którymi można by wypełnić ubytki kostne. Są rynkowe produkty, których on używa na sali operacyjnej, ale jego zdaniem są za słabe. W obserwacji pooperacyjnej pojawiają się stany zapalne, które powinny zostać wyeliminowane, a czas leczenia skrócony. Powiedział: zróbcie coś lepszego! I my podjęliśmy się tego zadania.
Prace nad implantem rozpoczęły się na Politechnice Warszawskiej w 2016 roku, a już w 2022 r. zaczęły się badania przedkliniczne na zwierzętach.
Czytaj też:
Przychodzi kardiolog do fizyka i… co z tego wynika, czyli nowe spojrzenie na serce i raka
Jakie zastosowania może mieć nowy implant?
Widzimy bardzo szerokie zastosowania naszych implantów. Począwszy od chirurgii ortopedycznej, w której mogłyby być wykorzystywane przy zabiegach niezbędnych po urazach mechanicznych i przy zabiegach rewizyjnych. Drugim zastosowaniem byłoby uzupełnianie ubytków kostnych, które powstają w wyniku nowotworów i osteoporozy. Rozważamy także zastosowanie stomatologiczne, do odbudowy kości gąbczastej w obrębie żuchwy pod implanty stomatologiczne. Byłoby to rozwiązanie dla pacjentów o zbyt słabej kości, w którą nie można wkręcić implantu zębowego. Rozmawialiśmy ze stomatologami, którzy chcą wypróbować nasze rozwiązanie.
Na jakim etapie jest projekt?
Nasz projekt, finansowany przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju w ramach programu LIDER XI pt. „Porowate, biodegradowalne implanty do regeneracji kości gąbczastej” kończy się na etapie badań przedklinicznych na dużym modelu zwierzęcym. Badania były prowadzone na owcach wrzosówkach, których kości są najbardziej zbliżone do ludzkich. Aby zminimalizować wpływ cech osobniczych, skrupulatnie dobieraliśmy owce biorące udział w badaniu. Były to osobniki z tego samego stada, o podobnej masie ciała. Badania zakończyły się sukcesem, ponieważ zaobserwowano markery kościotworzenia. Działanie implantu było takie, jak zakładaliśmy. Nowa kość zaczęła powstawać – co widać na obrazach z mikrotomografii, a w trakcie obserwacji pooperacyjnej nie zauważono stanu zapalanego. Wszystkie osobniki poddane badaniu przeszły operację i rekonwalescencję pooperacyjną bardzo dobrze.
W lipcu 2022 r. założyliśmy start-up BoneReg Sp. z o.o. z udziałem Politechniki Warszawskiej, który ma za zadanie komercjalizować opracowane rozwiązanie.
Po badaniach na zwierzętach teraz pora na sprawdzenie, jak działa implant na ludziach?
Chcielibyśmy przejść do eksperymentów medycznych na ludziach. Badania na zwierzętach wykazały, że implant jest bezpieczny i wspomaga odbudowę kostną. W najbliższym czasie chcielibyśmy zacząć badanie kliniczne, do którego musimy wyselekcjonować odpowiednio liczną grupę pacjentów. To się oczywiście wiąże z kosztami.
Widzi Pan szansę na komercjalizację?
Komercjalizacja wynalazku może być długa i trudna. Będzie wymagała dużych nakładów czasu i pieniędzy. Konieczne będzie pozyskanie funduszy lub inwestora do przeprowadzenia pełnego badania klinicznego. Po pozytywnym jego wyniku czeka nas procedura związana z rejestracją wyrobu medycznego.
Jest w Polsce rynek dla takich implantów?
Z wywiadów środowiskowych, które przeprowadziliśmy, wynika, że jest dużo operacji ponownych, rewizyjnych, więzadła krzyżowego, co jest podyktowane tym, że kość w tunelu kostnym się nie odbudowuje, nie zarasta, więc trzeba jej pomóc. Tak więc byłoby zapotrzebowanie na taki implant.
Dodatkowo rynek stomatologiczny w Polsce jest przede wszystkim prywatny, a przy wszczepianiu implantów zębowych – jak wspomniałem – często konieczna jest odbudowa kości gąbczastej w obrębie twarzoczaszki.
Macie konkurencję? Czy inni naukowcy zajmują się implantami kości?
Odbudowa kości gąbczastej jest popularnym tematem wśród naukowców. Konkurencja oczywiście jest; wiele zespołów pracuje nad podobnymi rozwiązaniami.
Dlaczego wasz implant miałby być lepszy od tych innych rozwiązań?
Kluczową różnicą jest materiał, z którego nasz implant został wykonany, oraz możliwość jego personalizacji przez nasączenie osoczem bogatopłytkowym i dobranie rozmiaru. Dodatkowo implant pozwala na skrócenie czasu rekonwalescencji dzięki powłokom bioaktywnym, powodującym, że implant jest łatwiejszy do zasiedlenia przez komórki kostne.
Kto jest zaangażowany w prace start-upu?
Prezesem, kierownikiem projektu Bonereg, jest prof. uczelni dr hab. inż. Agnieszka Gadomska-Gajadhur, która od początku zajmuje się pracami nad implantem. Pracowało nad nim również wielu studentów i doktorantów Wydziału Chemicznego Politechniki Warszawskiej. W ramach prac powstały liczne zgłoszenia patentowe i patenty. Teraz nad technologią dalej pracują chemicy oraz specjaliści w dziedzinie technik obrazowych odbudowanych struktur kostnych. Wyniki konsultowane są ze środowiskiem lekarskim. Zespół uzupełnia technolog, który zajmuje się wytwarzaniem implantów.
Czytaj też:
Fizyk, który diagnozuje, co dzieje się w oczach: rozmowy Wprost o polskiej nauce dla medycyny
Czym jeszcze się zajmujecie?
Pracujemy również nad implantem wstrzykiwalnym, który chirurg mógłby wprowadzić i uformować w miejscu ubytku kostnego dwoma zastrzykami. Taki implant miałby przeciwdziałać złamaniom osteoporotycznym w miejscach o obniżonej gęstości kości. Osteoporoza jest problemem globalnym, a chorują głównie kobiety.
Wyobrażam sobie, że można będzie go wstrzykiwać, np. w szyjkę kości udowej, co pozwoliłoby uniknąć wielu hospitalizacji, operacji, niepełnosprawności, zgonów…
Wyobrażamy sobie ten implant tak samo. Przy nieinwazyjnym podaniu można by uniknąć wielu urazów i powikłań medycznych. Skład implantu i aspekty mechaniczne są już określone. Prowadzimy badania biologiczne i komórkowe. Te badania wymagają jednak od nas jeszcze dalszych prac.