Biodegradowalne polimery, przy użyciu których można otrzymać implanty sercowo-naczyniowe w formie stentów pokrytych lekiem – nad takim rozwiązaniem pracują naukowcy Centrum Materiałów Polimerowych i Węglowych PAN w Zabrzu, w Pracowni Polimerowych Materiałów Biomedycznych, kierowanej przez prof. Janusza Kasperczyka.
Stentowanie jest teraz jedną z najpowszechniejszych i najlepszych metod leczenia choroby wieńcowej, będącej z kolei jedną z najczęstszych przyczyn śmierci w krajach rozwiniętych. Stent – to implant medyczny, stosowany do utrzymania prawidłowego kształtu tętnic, które zostały dotknięte miażdżycą oraz do zapobiegania ich ponownego zwężenia. Wygląda jak walec o średnicy wynoszącej ok. 3-8 mm i strukturze cienkiej siateczki o grubości 150-200 mikronów.
Jakub Włodarczyk z CMPW podkresla, że obecnie stenty wykonuje się z różnych materiałów, najczęściej z metalu – „Głównym problemem metalowych stentów jest jednak to, że ciało obce pozostaje w organizmie na zawsze, co jest kłopotliwe m.in. ze względu na ryzyko wystąpienia zakrzepicy i konieczność przyjmowania leków na stałe. Ponadto, na chorobę wieńcową cierpi coraz więcej młodych ludzi, co stwarza prawdopodobieństwo konieczności ponownego zaaplikowania stentu w to samo miejsce, a w przypadku metalowych stentów taka reinterwencja chirurgiczna jest zazwyczaj niemożliwa”.
Zespół z Zabrza proponuje więc polimerowe stenty z materiału ulegającego biodegradacji – czyli takiego, który po wprowadzeniu do naczynia krwionośnego i spełnieniu swojej funkcji utrzymania jego kształtu, zostanie wchłonięty i wydalony przez organizm. Same stenty z polimerowych i biodegradowalnych materiałów nie są nowością – przed kilkoma laty były już dopuszczone do zastosowania klinicznego, jednak wycofano je z uwagi na problem niecałkowitego i nieprawidłowego rozpuszczania się w ciele człowieka. Rozwiązanie zaproponowane przez zespół prof. Kasperczyka jest innowacyjne z kilku powodów. Pierwszym jest rodzaj materiału – terpolimer, czyli polimer składający się z trzech rodzajów jednostek podstawowych – tzw. „merów”. „Za ich pomocą możemy sterować właściwościami całego materiału, aby spełniał on wszystkie wymogi polimerów biomedycznych: brak toksyczności, degradowalność w warunkach biologicznych, ale też odpowiednia wytrzymałość mechaniczna. Dodatkowo nasz materiał jest w dużej mierze amorficzny, czyli bezpostaciowy, jak np. szkło, co ułatwia równomierną degradację” – tłumaczy Jakub Włodarczyk. Synteza (czyli połączenie) trzech materiałów w jeden wykonywana jest również w Centrum Materiałów Polimerowych i Węglowych PAN w Zabrzu, gdzie naukowcy zajmują się polimerami biomedycznymi od lat.
Drugą innowacją jest sposób otrzymywania stentów – za pomocą technologii mikrowtrysku. „Obecnie powszechnie stosowaną metodą wytwarzania polimerowych stentów jest wytłaczanie i późniejsze cięcie laserowe. Z kolei stosowany przez nas mikrowtrysk, choć jest uważany za technologię bardzo trudną w użyciu, jest znacznie szybszy i jednoetapowy (przy każdej obróbce termicznej polimer traci swoje właściwości), a co za tym idzie: mniej energochłonny. Pozostaje jedynie kwestia strat materiału, ponieważ zmagamy się z dużą ilością odpadów w trakcie samego wydruku – taki odpad nie nadaje się do ponownego użycia jako biomateriał, ale do innych zastosowań – tak; nad tym jeszcze pracujemy” – mówi Jakub Włodarczyk. Plusem jest też szybkość procesu – sam stent wytwarzany tą metodą powstaje obecnie w około 3 minuty. Następnie trzeba go pokryć powłoką zawierającą lek przeciw restenozie (ponownym zwężeniu się naczyń krwionośnych po zabiegu) oraz zacisnąć na tzw. balon (element, który jest wprowadzany do naczyń krwionośnych podczas operacji) i poddać sterylizacji.
Pokrycie stentu powłoką zawierającą lek – to kolejna cecha zabrzańskich implantów. „Stenty metalowe z dodatkiem leków są już wprawdzie dostępne, jednak gdy materiał implantu i powłoki z lekiem jest taki sam (czyli polimer biodegradowalny), wówczas nie ma ryzyka rozwarstwienia, co zwiększa bezpieczeństwo i skuteczność leczenia. Co warto podkreślić, tak podany lek działa na to konkretne miejsce, ograniczając niepożądane działanie na resztę organizmu, a do tego możemy sterować szybkością jego uwalniania” – mówi dr Mateusz Stojko z CMPW. W ocenie badaczy proponowana przez nich metoda wytwarzania stentów wpisuje się w trend rozwoju medycyny spersonalizowanej. „Medycyna w znacznym stopniu zmierza w stronę personalizacji, a nasze stenty dają możliwość dostosowywania niektórych parametrów do pacjenta, np. jeśli chodzi o różnice w szybkości uwalniania leku ze względu na różnice w metabolizmie osób młodszych i starszych” – dodaje Mateusz Stojko.
Badania nad opisywanymi stentami to badania podstawowe, nastawione na pozyskanie nowej wiedzy. Naukowcy liczą jednak na nawiązanie współpracy z zainteresowanym podmiotem, aby móc przeprowadzić badania przedkliniczne. „Samą technologię otrzymywania biodegradowalnych polimerowych stentów mamy już gotową” – zapewniają naukowcy z CMPW PAN w Zabrzu.
