Zespół Innowacji, Technologii i Analiz

Obszary współpracy - materiały dla zastosowań w ochronie zdrowia

 

Materiały dla zastosowań w ochronie zdrowia

Badania materiałów dla zastosowań biomedycznych, obecnie skupiona w dwóch zespołach badawczych Centrum, angażuje rosnącą część potencjału naukowego instytutu.


Pracownia Materiałów Nano- i Mikrostrukturalnych skupia swoją działalność naukową na syntezie i możliwości aplikacji biozgodnych polimerów wrażliwych na bodźce, tzn. drastycznie i odwracalnie zmieniających swoje właściwości w odpowiedzi na działanie niewielkiej zmiany warunków zewnętrznych, przede wszystkim temperatury lub pH.


Pracownia Polimerowych Materiałów Biomedycznych koncentruje się na syntezie nowych biodegradowalnych poliestrów do zastosowań w medycynie i farmacji głównie do konstruowania biodegradowalnych implantów, resorbowalnych podłoży do hodowli tkankowych oraz systemów kontrolowanego uwalniania substancji leczniczych.
 hospital
Polimery do zastosowań biomedycznych, głównie do konstruowania biodegradowalnych implantów, resorbowalnych podłoży do hodowli komórkowych oraz systemów kontrolowanego uwalniania substancji leczniczych


Centrum koncentruje się na syntezie nowych biodegradowalnych materiałów do zastosowań w medycynie i farmacji głównie do konstruowania biodegradowalnych implantów, resorbowalnych podłoży do hodowli komórkowych oraz systemów kontrolowanego uwalniania substancji leczniczych. Badany jest mechanizm inicjowania oraz wzrostu łańcuchów homo i kopolimerów z wykorzystaniem nietoksycznych inicjatorów, co zapewnia biozgodność otrzymywanych materiałów z tkanką ludzką. Projektowanie mikrostruktury łańcuchów kopolimerowych umożliwia sterowanie czasem resorpcji produktów wykonanych z syntezowanych materiałów polimerowych, a w przypadku CDDS również kinetyką uwalniania substancji leczniczych. Możliwe jest projektowanie i syntezowanie polimerów o ściśle zdefiniowanych właściwościach, sterowanie temperaturą przejścia fazowego oraz uwalnianie substancji leczniczych. Nietoksyczne inicjatory.


Centrum zajmuje się także:

  • określeniem warunków prowadzenia syntez oraz możliwości kontroli syntez w kierunku uzyskania materiałów o założonych właściwościach, z wykorzystaniem nietoksycznych inicjatorów,
  • określeniem zależności pomiędzy budową chemiczną polimeru a jego właściwościami fizyko chemicznymi oraz zdolnością do uleganiu biodegradacji,
  • określeniem profilu uwalniania substancji aktywnej z systemów uwalniania opartych na poliestrach,
  • określeniem warunków przetwórstwa poliestrów różnymi technikami (wytłaczanie, wtrysk, elektroprzędzenie, druk 3D),
  • nadaniem handlowo dostępnych poliestrów w kierunku ich potencjalnego zastosowania w obszarze zastosowań medycznych.


Potencjalne zastosowania polimerów do zastosowań biomedycznych:

  • implanty,
  • biodegradowalne stenty wykazujące efekt „pamięci kształtu”,
  • systemy kontrolowanego uwalniania substancji aktywnej,
  • trójwymiarowe podłoża dla hodowli komórkowych.
     hospital

Sposób wytwarzania bioresorbowalnych materiałów polimerowych o kontrolowanym stopniu usieciowania do zastosowań medycznych


Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania biozgodnych i bioresorbowalnych materiałów polimerowych o zwiększonej wytrzymałości mechanicznej do stabilizacji uszkodzonych kości. Niewątpliwą zaletą wszczepianych przedmiotów wykonanych z materiałów bioresorbowalnych jest uniknięcie ingerencji w ustrój pacjenta, związanej z usunięciem tego przedmiotu z organizmu, wymaganą w wypadku implantów ze stopów metali czy innych materiałów nieresorbowalnych. Wykorzystanie implantów z materiałów bioresorbowalnych w ortopedii i w wielu zabiegach chirurgii szczękowo-twarzowej czy naczyniowej jest często limitowane zbyt niską wytrzymałością mechaniczną elementów wszczepianych, szczególnie szybko ulegającą pogorszeniu już od pierwszych tygodni po wszczepieniu do ustroju pacjenta, na skutek zachodzącej degradacji. Metoda wytwarzania biozgodnych i bioresorbowalnych (ko)polimerów do zastosowań medycznych, która jest przedmiotem wynalazku, pozwala otrzymać materiały polimerowe, które charakteryzują się zwiększoną wytrzymałością mechaniczną. Według prezentowanego wynalazku można otrzymywać nie tylko sam materiał, ale również ostateczny, uformowany wyrób medyczny gotowy do zastosowania. Otrzymywany według wynalazku materiał lub gotowy wyrób (implant), cechują właściwości mechaniczne, przetwórcze i biodegradacyjne pozwalające zwłaszcza na zastosowanie w ortopedii, chirurgii urazowej czy szczękowo-twarzowej, w postaci śrub czy płytek do osteosyntezy. Istotną zaletą metody otrzymywania gotowych produktów do zastosowań biomedycznych według wynalazku w odróżnieniu od obecnie stosowanych ciągów technologicznych, jest możliwość pominięcia operacji sterylizacji, dzięki czemu materiał przed implantacją nie ulega degradacji, powodującej spadek wytrzymałości mechanicznej wyrobu podczas ekspozycji na czynniki sterylizujące. Szybkość biowchłaniania, jak i własności mechaniczne otrzymywanych sposobem według wynalazku implantów, można regulować tak, aby skorelować ją z szybkością regeneracji tkanki, poprzez dobranie optymalnego składu mieszaniny reakcyjnej, w tym ilości czynnika sieciującego lub/i polialkoholu i warunków reakcji rodzaju inicjatora lub/i katalizatora oraz temperatury prowadzenia reakcji.


Potencjalne zastosowania sposobu wytwarzania bioresorbowalnych materiałów polimerowych:

  • ortopedia,
  • chirurgia urazowa,
  • chirurgia szczękowo-twarzowa,
  • w postaci śrub czy płytek do osteosyntezy.

 hospital
Materiały polimerowe wrażliwe na bodźce


Obszar badań obejmujący materiały polimerowe wrażliwe na bodźce dotyczy głównie syntezy biozgodnych „ inteligentnych” polimerów lub koniugatów zawierających substancje aktywną, które wykazują wrażliwość na bodźce docierające ze środowiska w którym się znajdują. Badania te skupiają się na określeniu zależności pomiędzy strukturą a właściwościami tego typu materiałów oraz technikami wytwarzania np. termowrażliwych podłoży polimerowych do hodowli komórek. Kolejnym obszarem badawczym są prace skupiające się na opracowaniu warunków samoorganizacji nanostruktur transportowych dla potrzeb medycyny.
Potencjalne zastosowania materiałów polimerowych wrażliwych na bodźce:

  • inteligentne, wrażliwe na bodźce podłoża do hodowli komórek,
  • nanonośniki oparte na odwracalnym przejściu fazowym polimerów,
  • "inteligentne" nanowarstwy o działaniu biologicznym, w tym podłoża zapobiegające ,,biofouling",
  • biozgodne układy polimerowe do kontrolowanego transportu i uwalniania substancji aktywnych, w tym układy do transfekcji genów.

hospital
Koniugaty oligomeryczne do dostarczania na skórę substancji ochronnych


Badania dotyczą wytwarzania nowych oligomerycznych koniugatów umożliwiających dostarczanie na skórę substancji ochronnych wybranych z grupy kwasów fenolowych, będących składnikami preparatów kosmetycznych zapobiegających objawom starzenia zewnątrzpochodnego zachodzącego pod wpływem działania czynników środowiska. Zaletą opracowanych nowych biologicznie aktywnych oligomerycznych koniugatów jest możliwość, w warunkach fizjologicznych, kontrolowanego uwalniania i dostarczania na skórę(w wyniku hydrolizy wiązań estrowych), substancji z grupy kwasów fenolowych, korzystnie wybranych z grupy obejmującej kwas p-metoksybenzoesowy, kwas wanilinowy, kwas cynamonowy oraz kwas p-kumarowy.


Potencjalne zastosowania koniugatów oligomerycznych:

  • systemy do kontrolowanego uwalniania substancji aktywnych jako nowych składników kosmetyków o właściwościach antyoksydacyjnych.

 
Nowe biodegradowalne (ko)poliestry z monomerów β-laktonowych zawierających substancje biologicznie aktywne


Badania dotyczą wytwarzania nowych biodegradowalnych bioaktywnych (ko)poliestrów na drodze polimeryzacji anionowej monomerów β-podstawionych β-laktonowych zawierających substancje biologicznie aktywne. Zaletą opracowanych nowych biologicznie aktywnych (ko)poliestrów jest zwiększona zawartość substancji biologicznie aktywnych w łańcuchu (ko) poliestru. Poprzez dobór odpowiednich monomerów na etapie syntezy możliwe jest nadawanie otrzymywanym (ko)poliestrom pożądanej aktywności biologicznej. Opracowana metoda umożliwia zaprojektowanie i syntezę biodegradowalnych (ko)poliestrów, w których z jednym łańcuchem (ko)poliestrowym związanych jest kilka cząsteczek substancji biologicznie aktywnej. Ponadto, dodatkową zaletą jest możliwość kontrolowania ilość wprowadzonej do łańcucha substancji aktywnej poprzez dobór odpowiedniego składu (ko)monomerów.


Potencjalne zastosowania biodegradowalnych (ko)poliestrów:

  • możliwe jest wprowadzenie do syntezowanych β-podstawionych β-laktonów odpowiednich substancji biologicznie aktywnych wybranych z grupy niesteroidowych leków przeciwzapalnych, które będą związane z pierścieniem β-laktonów poprzez ulegające hydrolizie wiązanie estrowe,
  • możliwe jest nadawanie pożądanej aktywności biologicznej otrzymywanym (ko)poliestrom, umożliwiającej ich wykorzystanie w opracowaniu biodegradowalnych polimerowych systemów kontrolowanego uwalniania substancji bioaktywnych dla ochrony zdrowia.

 

hospital
Wytwarzanie makromonomerów poli(3-hydroksyalkanianowych)
Badania dotyczą dwuetapowego sposobu wytwarzania biodegradowalnych, biokompatybilnych makromonomerów poli(-3-hydroksyalkanianowych) posiadających grupy funkcyjne polegający na ozonolizie poli(-3-hydroksyalkanianu). Zaletą technologii jest możliwość otrzymania różnych funkcjonalizowanych makromonomerów (3-hydroksyalkanianowych) posiadających odpowiednio α-aldehydowe-ω-karboksylowe lub α,ω- karboksylowe grupy funkcyjne, w zależności od zastosowanej metody rozkładu produktu pośredniego ozonolizy. Ponadto ze względu na niskie ceny stosowanych surowców technologia jest relatywnie tania.
Potencjalne zastosowania technologii wytwarzania makromonerów poli(3-hydroksyalkanianowych):

  • synteza koniungatów z substancjami bioaktywnymi,
  • synteza polimerów o złożonej strukturze.

hospital

Patenty oraz projekty realizowane w ramach obszaru materiałów dla zastosowań w ochronie zdrowia:
Do 2018 r. zgłoszono ponad 15 patentów (w tym 3 europejskie), m.in. „Sposób wytwarzania resorbowalnej membrany do sterowanej regeneracji tkanek” i europejski patent powstały w ramach projektu DERMOSTIM „Bioresorbowalne i biokompatybilne elastomery termoplastyczne wykazujące pamięć kształtu, zwłaszcza do zastosowań biomedycznych oraz sposób ich wytwarzania”.
Do 2018 r. zrealizowano ponad 25 projektów z zakresu medycyny, m.in. projekt „Opracowanie metody otrzymywania samorozprężalnych, biodegradowalnych, polimerowych stentów naczyniowych uwalniających leki - BSM STENT”, „Opracowanie i kompleksowa ocena biodegradowalnego i elastycznego stentu wewnątrznaczyniowego rozprężanego na balonie, opartego na cienkich przęsłach o wysokiej wytrzymałości – APOLLO”, „Opracowanie i wdrożenie pierwszej polskiej niskoprofilowej zastawki aortalnej implantowanej przezskórnie - InFlow”, „Termosterowalne polimery biozgodne, jako zamienniki skóry do leczenia oparzeń i ran – DERMOSTIM”, „Nośniki polimerowe do termicznie kontrolowanego wytwarzania i oddzielania arkuszy komórek skóry i nabłonka – POLYCELL”

 

 

Ulotka do pobrania - Materiały dla zastosowań w ochronie zdrowia

Nasza strona internetowa używa plików cookies (tzw. ciasteczka) w celach statystycznych i funkcjonalnych. Użytkownik może zaakceptować pliki cookies albo wyłączyć je w przeglądarce.
Więcej informacji Ok