Innowacyjny Start

logo małopolska innowacyjna

Ludzie

Materiał hydrożelowy - nowa podstawa dla tkanek organizmu

Inżynieria tkankowa to interdyscyplinarny kierunek łączący m.in. chemię, biologię, a także technologię. Dawniej ubytek części ciała bądź narządu kojarzył się z dożywotnim kalectwem. Obecnie trwają badania nad projektem stworzenia materiału hydrożelowego, który może stanowić nową podstawę do budowy tkanek miękkich, przy wykorzystaniu bio-druku 3D.

O projekcie rusztowania hydrożelowego dla tkanek miękkich organizmu rozmawiamy z jednym z jego twórców - Janem Królem, studentem 5. roku Chemii na Uniwersytecie Jagiellońskim w Krakowie.

Agnieszka Bogunia: Skąd wzięło się Twoje zainteresowanie chemią oraz swoisty potencjał na młodego naukowca?
Jan Król (J.K.): Przyznam szczerze, że nigdy wcześniej nie interesowałem się chemią. W liceum uczęszczałem do klasy o ścisłym profilu, w związku z tym pisałem maturę rozszerzoną z chemii. Potem zdecydowałem się rozpocząć studia na ścisłym kierunku. Jeśli chodzi o potencjał naukowca to bierze się on znikąd. Po prostu się pojawia. Wydaje mi się, że przyczyniła się również do tego moja obserwacja środowiska studenckiego. Każdy z nas posiada niepowtarzalny charakter, np. naukowca bądź humanisty. W moim przypadku zweryfikowały go studia.

zdjęice przedstawia fragment rusztowania z hydrożelu

W jaki sposób dostałeś się na staż?
JK: Moim zdaniem każdy student powinien aktywnie brać udział w takich przedsięwzięciach. Trzeba coś robić więcej niż tylko przyswajać wiedzę teoretyczną z książek. Do stażu dołączyłem dzięki mojemu koledze, który już wcześniej zajmował się tzw. rusztowaniami hydrożelowymi. Pomimo tego, że moje zainteresowania zwrócone były w kierunku syntezy organicznej, a więc czegoś zupełnie innego, stwierdziłem, że można by to jakoś połączyć. Polimery to interdyscyplinarna problematyka, która staje się coraz bardziej powszechna. W związku z tym zdecydowałem się wziąć udział w stażu i projekcie.

Ile osób realizuje projekt i nad czym pracujecie?
JK: Projekt jest realizowany przez 3 osoby: mnie oraz moich 2. kolegów, są to: Paweł Piszko i Radosław Grochowski. Pracujemy nad 2. kwestiami. Pierwszą z nich jest stworzenia materiału, a dokładniej tzw. rusztowania hydrożelowego, który ma zastosowanie w inżynierii tkankowej. Hydrożel jest to materiał zbudowany z gęstych sieci polimeru, który ma zdolność do absorpcji wody. Obecnie absorbuje około 1600g wody na 1 gram polimeru. Dzięki temu posiada on konsystencje zbliżoną do żelatyny. Chcemy stworzyć takie rusztowanie hydrożelowe, na którym będą mogły wyrosnąć komórki (tzw. komórki macierzyste), które następnie podzielą się na tkanki, a te z kolei utworzą pewną strukturę, którą będzie można wszczepić do organizmu człowieka. Obecnie jesteśmy na pierwszym etapie i m.in. badamy m.in. toksyczność takiej podstawy oraz pod kątem biologicznym.

Zdjęcie przedstawia fragmet nosa wydrukowanego z hydrożelu

Wspomniałeś, że pracujecie nad 2. kwestiami, co jest tą drugą?
JK: Druga kwestia dotyczy stworzenia pełnej, namacalnej struktury, którą można wszczepić do organizmu ludzkiego. Tak więc należy ją odpowiednio wyprodukować, a dokładniej wydrukować. Stąd też pracujemy również nad stworzeniem tzw. bio-drukarki, która mogłaby drukować w pełni funkcjonale narządy. Głównym materiałem mógłby być tzw. bio-tusz, czyli hydrożel. Może w przyszłości uda nam się uzyskać patent na takie urządzenie.

Gdzie obecnie posiada zastosowanie hydrożel?
JK: Z historycznego punktu widzenia hydrożel jako materiał został użyty około 50-60 lat temu do produkcji pierwszych soczewek kontaktowych. Obecnie na rynku możemy spotkać np. opatrunki hydrożelowe na oparzenia skóry. Tak więc to, że pracujemy nad stworzeniem takiego materiału nie jest czymś nowym. Nowością jest możliwość zastosowania go do budowy tkanek – takiego rozwiązania jeszcze nie odkryto. Pracujemy nad wykorzystaniem go w nieco inny sposób.

W jaki sposób uzyskaliście fundusze na badania?
JK: Swoją działalność rozpoczynaliśmy w tzw. garażu innowacji, który zlokalizowany jest na Uniwersytecie Jagiellońskim. Jest to otwarta przestrzeń dla młodych naukowców, gdzie można uzyskać odpowiedni sprzęt i miejsce do prowadzenia badań. Jednak nasza główna baza to Acmin (Akademickie Centrum Nauki i Nanotechnologii) na AGH. Stamtąd uzyskaliśmy dofinansowanie na odczynniki. Nie ukrywam, że uzyskujemy również dużą pomoc od pracowników naukowych, ponieważ korzystamy z ich odczynników oraz wiedzy. Dzięki nim mamy zaplecze merytoryczne. Opiekuje się nami prof. Szczepan Zapotoczny oraz dr Dorota Lachowicz.

Zdjęcie przedstawia schematyczną strukturę hydrożelu

Jak długo trwa Wasza praca nad projektem?
JK: Mój kolega Paweł wraz z Radkiem zaczynali go około roku temu. Natomiast moja praca nad nim trwa około 7-8 miesięcy, ponieważ, tak jak już wcześniej wspomniałem, dołączyłem do nich. Jest to dopiero raczkujący projekt. Natomiast spędzamy nad nim tyle czasu, ile pozwala nam uczelnia i inne obowiązki. Mniej więcej sprowadza się do 2.-3. godzin co 2 dni.

Czy macie podział zadań w zespole?
JK: Owszem mamy, bo podział zadań musi być bo inaczej byśmy nic nie wiedzieli. Radek zajmuje się projektem od strony biotechnologicznej, tzn. jest odpowiedzialny za obsadzanie komórek, przeprowadzanie testów komórkowych oraz badanie toksyczności hydrożelu. Ja i Paweł jesteśmy chemikami, jakby można było to tak ująć, ponieważ studiujemy na tym samym kierunku. Paweł rzuca nowe pomysły (zresztą właściwie jak każdy z nas), jednak on ma większą wiedzę z zakresu polimerów. Natomiast ja jestem odpowiedzialny za syntezę i modyfikację polimerów. I tak wszyscy składamy to w całość. Pomimo, że drukarka 3D jest połączeniem fizyki oraz mechatroniki, to wszyscy się tym zajmujemy.

Jesteście – tak jak wspomniałeś - na etapie ”raczkującego projektu”. Jak oceniasz współpracę z pracownikami naukowymi? Jesteście zadowoleni?
JK: Tak. Generalnie posiadamy drobną wiedzę, ale gdy czegoś nie wiemy po prostu zwracamy się z pytaniem. Oni niejako służą nam swoją wiedzą i, nie ma co ukrywać, posiadają większe doświadczenie od nas. Wolimy się upewnić i dopytać niż zapędzić się w przysłowiowy kozi róg. Poza tym prof. Zapotoczny obiecał nam, że jeśli to będzie w miarę szło, to być może będzie możliwość uzyskania dodatkowych środków finansowych. Bardzo na to liczymy, natomiast na ten moment musimy to rozwinąć do takiego stadium, żeby nasze rozwiązanie było konkurencyjne względem innych projektów, a w konsekwencji żebyśmy mieli szansę na większe dofinansowania.

Czy rezultaty projektu były już publikowane?
JK: Nie było publikacji, natomiast jeśli nam się uda stworzyć bio-drukarkę 3D, to możemy liczyć na uzyskanie patentu.

Jak wygląda Wasz jeden dzień w laboratorium?
JK: Masz na myśli jeden dzień z życia chemika. Praca w laboratorium to działalność odtwórcza, natomiast wszystkie pomysły oraz ewentualne modyfikacje powstają na bieżąco. Jeden dzień z życia chemika wygląda mniej więcej tak, że przychodzi się do laboratorium i wypija się kawę. Potem robi się to co ma się robić, bo wbrew pozorom praca w laboratorium nie polega na myśleniu- to się robi wcześniej- tylko na badaniach i stosowaniu pomysłów w praktyce.

Bardzo Ci dziękuję za rozmowę i życzę zarówno Tobie jak i Twojemu zespołowi dalszych sukcesów!

Opracowanie tekstu: Agnieszka Bogunia – studentka 4 roku Gospodarki i Administracji Publicznej na Uniwersytecie Ekonomicznym w Krakowie, Jan Król – student 5 roku Chemii na Uniwersytecie Jagiellońskim w Krakowie