Spodziectwo to bardzo powszechna wada wrodzona u chłopców. Rodzi się z nią jeden na 250 noworodków płci męskiej. Jest ona związana z tym, że brakuje pewnego odcinka cewki moczowej. Na rynku nie ma rozwiązań, które pozwoliłyby na leczenie tych przypadków – pozostają jedynie techniki operacyjne, którą wiążą się z licznymi powikłaniami (zrosty, przetoki, powikłania w miejscach pobrań tkanek, etc.). Dr hab. inż. Dorota Bociąga pisze o projekcie, którego efekty mogą pomóc w tworzeniu potrzebnych implantów urologicznych.
Projekt MATURO 3D jest projektem wdrożeniowym realizowanym w ramach programu strategicznego TECHMATSTRATEG NCBR. Założyliśmy w nim stworzenie materiałów, które pozwolą na wydrukowanie z nich cewki moczowej przez zastosowanie technologii addytywnych. Zadanie mogłoby się wydawać banalne, bo przecież biomateriały do druku są, drukarki też. Jakie są tu zatem wyzwania?
Wciąż nie ma na rynku biomateriałów (czy to w postaci filamentów, czy też sztyftów), które można przetwarzać termicznie i które spełniają wymagania określonego tempa biodegradacji, biokompatybilności, elastyczności przy jednocześnie zachowanej odpowiedniej wytrzymałości mechanicznej. Nie ma też biodrukarki, która pozwala na tworzenie struktur rurowych jednocześnie z trzech rodzajów materiałów mających odmienne wymagania technologiczne.
To m.in. te dwa zagadnienia stanowią zakres prac badawczych, którymi zajmujemy się wraz z moim Zespołem w Instytucie Inżynierii Materiałowej PŁ. W skład zespołu który pracuje w kierowanym przeze mnie projekcie wchodzą: dr hab. inż. Anna Sobczyk-Guzenda, prof. PŁ, dr inż. Marian Cłapa, dr inż. Marta Kamińska, mgr inż. Mateusz Bartniak, mgr inż. Adrianna Wierzbicka oraz mgr inż. Aleksandra Bednarek przy współpracy z dr. Markiem Krakósem - specjalistą chirurgii i urologii dziecięcej oraz prof. Piotrem Wilczkiem - kierownikiem Pracowni Bioinżynierii w Fundacji Rozwoju Kardiochirurgii w Zabrzu.
Wskazane w projekcie rozwiązanie zakłada stworzenie takiego układu, w którym mamy zarówno sztywne rusztowanie z materiału termoplastycznego (będące w stanie przeciwstawić się naporowi otaczających tkanek), warstwę polimerową o właściwościach antybakteryjnych (z uwagi na obecność moczu), jak i hydrożele zawierające żywy materiał biologiczny (komórki pochodzące z pobrań od pacjentów) wraz ze składnikami stymulującymi je do tworzenia tkanki w miejscu, w której jej brakuje.
Kończymy właśnie etap opracowywania materiałów i rozpoczęliśmy etap ich integracji w układ, który w efekcie pozwoli na otrzymanie cewki moczowej. Ich jednoczesny druk i integracja to kolejne wyzwanie, jeśli uświadomimy sobie, że termoplasty wymagają temperatur druku powyżej 100˚C, a hydrożelowe biotusze nie mogą być wytłaczane w temp. powyżej 36˚C, aby zachować żywotność komórek. Nie ma na rynku drukarki, która by na to pozwoliła, dlatego zbudowaliśmy własną konstrukcję, która daje nam takie możliwości.
W projekcie złożyliśmy już dwa wnioski patentowe - jeden na rozwiązanie materiałowe - drugi w zakresie rozwiązania konstrukcyjnego biodrukarki 3D. Nasi partnerzy w projekcie pracują nad opisami dwóch kolejnych zgłoszeń. Ponadto opracowaliśmy własny protokół wyprowadzania komórek keratynocytów z tkanek pobranych od pacjentów i jesteśmy już gotowi do testów porównawczych hodowli w biotuszach komórek linii unieśmiertelnionych, pierwotnych oraz macierzystych.
Wierzę, że nasze dzisiejsze wysiłki w projekcie MATURO 3D przybliżą inżynierię tkankową oraz biodruk 3D do uzyskania implantu dla tych małych pacjentów z wadą spodziectwa i tych większych ze zwężeniami cewki. Warto pracować nad jakimś rozwiązaniem i „robić naukę” po to, by kiedyś jej efekty mogły służyć ludziom.
