Nová generace nanomateriálů je schopná reagovat na změny v lidském těle

„Moderní medicína potřebuje materiály, které se dokážou přizpůsobit prostředí, v němž mají fungovat. Ať už jde o implantáty, materiály podporující hojení nebo systémy pro cílené doručování léčiv, jejich vlastnosti mohou ovlivnit, jak na ně reagují buňky, imunitní systém i okolní tkáně,“ vysvětlují výzkumníci z Lékařské fakulty Masarykovy univerzity (LF MU) a ukazují vývoj katalytických biomateriálů, které jsou inspirovány funkcí enzymů a mohou reagovat na změny biologického prostředí. V budoucnu by takové materiály mohly dle jejich slov najít uplatnění v celé řadě medicínských technologií – od aktivních povrchů implantátů přes tkáňové scaffoldy a hydrogely až po krytí ran. 

Vývoj materiálů na bázi prvků vzácných zemin

„Zabýváme se vývojem katalytických biomateriálů schopných cíleně regulovat reaktivní formy kyslíku v živých tkáních – tedy působit podobně jako enzymy, které tělo přirozeně používá k ladění oxidačního stresu a zánětu. Ve svém základním stavu jsou neutrální, ale dokážou reagovat na určitý podnět. Tato vlastnost z nich činí potenciálně slibný nástroj pro řešení řady zásadních medicínských problémů, ať už jde o infekce, chronické záněty i nedostatečné hojení a regeneraci tkání,“ podotýká Daniel Wojtas z Ústavu patologické fyziologie LF MU.

Specificky se výzkumníci zaměří na vývoj materiálů na bázi prvků vzácných zemin, přičemž projekt propojí expertizu několika institucí. Zapojena je například britská Heriot-Watt University, která je bude charakterizovat pomocí pokročilého kvantového snímání založeného na nanodiamantech či Univerzitní nemocnice v Řezně, kde ověří funkčnost materiálů v klinicky relevantních modelech infekce, zánětu a hojení kostí. 

Společná biobanka klinických vzorků

„Propojením materiálové chemie, kvantových technologií, translační biomedicíny a aplikovaného výzkumu vytvoříme BIO-CAT platformu pro navrhování inteligentních biomateriálů nové generace,“ dodává Monika Pávková Goldbergová, v jejíž výzkumné skupině Daniel Wojtas působí. Skupina se dlouhodobě věnuje výzkumu biomateriálů a jejich interakce s buňkami a imunitním systémem se zaměřením na biokompatibilitu. 

Metals in Medicine na Ústavu patologické fyziologie LF MU se zaměřuje na interdisciplinární interakce kovových biomateriálů používaných v implantologii, včetně nanostrukturovaných povrchů a nanočástic, s biologickými tkáněmi na buněčné a tkáňové úrovni, se zvláštním důrazem na jejich biokompatibilitu, toxicitu a vývoj inovativních biomateriálů pro medicínské využití.

Krom samotného výzkumu zahrnuje projekt také mobility a mentoring mladých vědců, odborné workshopy, podporu při přípravě evropských grantů a spolupráci s průmyslem. Cílem je vytvořit na Lékařské fakultě MU Centrum excelence pro katalytické biomateriály a propojit dosud dílčí expertizu do dlouhodobě rozvíjeného výzkumného směru.