Stent dostosuje się do pacjenta

Biodegradowalne polimery, przy użyciu których można otrzymać implanty sercowo-naczyniowe w formie stentów pokrytych lekiem – nad takim rozwiązaniem pracują naukowcy z jednostki Polskiej Akademii Nauk w Zabrzu. Jak zapewniają, technologię mają już gotową, a pojedynczy wydruk trwa około trzech minut.

Implanty powstają w Centrum Materiałów Polimerowych i Węglowych PAN w Zabrzu – w Pracowni Polimerowych Materiałów Biomedycznych, kierowanej przez prof. Janusza Kasperczyka.

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.

Jak przypomniał dr Mateusz Stojko z CMPW, właśnie stentowanie jest teraz jedną z najpowszechniejszych i najlepszych metod leczenia choroby wieńcowej, będącej z kolei jedną z najczęstszych przyczyn śmierci w krajach rozwiniętych.

Mgr Jakub Włodarczyk z CMPW dodał, 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 – tłumaczył w rozmowie z Nauką w Polsce młody naukowiec, kończący prace nad doktoratem.

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.

Jak mówili badacze, choć 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), to 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, a także odpowiednia wytrzymałość mechaniczna. Dodatkowo nasz materiał jest w dużej mierze amorficzny, czyli bezpostaciowy, jak np. szkło, co ułatwia równomierną degradację – tłumaczył 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. Natomiast 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 w konsekwencji 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 już tak, nad tym jeszcze pracujemy – powiedział mgr Włodarczyk.

Plusem jest też szybkość procesu – sam stent wytwarzany tą metodą powstaje obecnie w mniej więcej trzy 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 opisywanych 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 konkretne miejsce, ograniczając niepożądane działanie na resztę organizmu, a do tego możemy sterować szybkością jego uwalniania – wyjaśnił dr Stojko.

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 – zauważył dr 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 – zapewnili badacze z CMPW PAN w Zabrzu.

Tytuł pochodzi od redakcji