Naukowcy z Politechniki Wrocławskiej stoją na czele międzynarodowego projektu REGENESIS, którego celem jest opracowanie nowoczesnego biomateriału wspierającego regenerację chrząstki i tkanki kostnej. Dzięki finansowaniu z europejskiego grantu badacze z Polski, Słowenii i Kanady pracują nad „inteligentnym” implantem REGEniq, który ma pobudzać organizm do samodzielnej odbudowy uszkodzonych stawów. Technologia może w przyszłości zmienić sposób leczenia urazów kolan i kostek oraz skrócić czas rekonwalescencji pacjentów.

Projekt otrzymał finansowanie w ramach programu M-ERA.NET 3, który wspiera badania z obszaru inżynierii materiałowej odpowiadające na współczesne wyzwania medycyny. Politechnika Wrocławska jest liderem międzynarodowego konsorcjum, które skupia się na stworzeniu technologii mogącej pomóc pacjentom cierpiącym na uszkodzenia stawów.

Badania w projekcie REGENESIS (REvolutionising bone and cartilaGE reconstruction through Novel cell-instructive biomaterial and peptide-Enhanced Stem cell Immobilization Strategy) prowadzą ośrodki naukowe i partnerzy przemysłowi z trzech krajów: Polski, Słowenii i Kanady, a całość koordynuje dr hab. inż. Małgorzata Gazińska, prof. uczelni z Wydziału Chemicznego.

Nasz kraj, obok PWr, reprezentują Uniwersytet Gdański, Uniwersytet Łódzki oraz firma Polbionica. Partnerami zagranicznymi są: Josef Stefan Institute (Słowenia) oraz Laval University i firma Biomomentum (Kanada).

Całkowita wartość przedsięwzięcia to ponad 1,44 mln euro, a jego realizacja potrwa do 2028 r. Projekt jest współfinansowany przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju (NCBR), organizację PRIMA (Quebec, Kanada) oraz słoweńskie Ministerstwo Szkolnictwa Wyższego, Nauki i Innowacji.

Przełom w leczeniu urazów stawów

– Naszym głównym celem jest zaprojektowanie i wytworzenie innowacyjnego implantu bioaktywnego oraz opracowanie technologii regeneracyjnej do skutecznego gojenia pogranicza tkanki kostnej i chrzęstnej – wyjaśnia dr hab. Małgorzata Gazińska z Politechniki Wrocławskiej.

Obecne metody leczenia często nie pozwalają na pełne przywrócenie integracji tych tkanek, co prowadzi do zwyrodnień stawów. Projekt REGENESIS wychodzi naprzeciw tym potrzebom klinicznym poprzez rozwój biomateriału do leczenia mikrozłamań i urazów osteochondralnych.

– Opracowany przez nas materiał, nazwany REGEniq, będzie miał strukturę warstwową, a każda z warstw zostanie zaprojektowana tak, by wspierać regenerację innego typu tkanki – wyjaśnia prof. Małgorzata Gazińska.

W praktyce oznacza to połączenie różnych bioaktywnych komponentów, które będąc stopniowo uwalniane, „pokierują” procesem odbudowy zarówno chrząstki, jak i kości. W badaniach międzynarodowego zespołu z Polski, Słowenii i Kanady wykorzystane zostaną zaawansowane rozwiązania, takie jak farmakologiczna mobilizacja komórek macierzystych i użycie peptydów naprowadzających do ich precyzyjnej rekrutacji, bezpieczne fotosieciowanie, zapewniające stabilność strukturalną materiału. Dla opracowanych biomateriałów zbadana zostanie efektywność  stymulacji regeneracji tkanek w procesie mechanotransdukcji.

Kluczowa rola zespołu z PWr

Za kluczowy etap prac, czyli opracowanie i wytworzenie samego biomateriału oraz jego poszczególnych warstw, odpowiadają naukowcy z Politechniki Wrocławskiej. – Będziemy optymalizować ich skład tak, aby uzyskać odpowiednią kinetykę uwalniania składników bioaktywnych oraz właściwości mechaniczne i lepkosprężyste zbliżone do naturalnych tkanek – opisuje prof. Małgorzata Gazińska.

To właśnie te parametry decydują o skuteczności regeneracji. Materiał musi nie tylko dostarczać odpowiednich sygnałów biologicznych, ale też „pracować” razem z organizmem. – Wyzwaniem będzie z pewnością trwałe połączenie warstw w taki sposób, by implant nie rozwarstwiał się pod wpływem obciążeń – dodaje koordynatorka projektu REGENESIS.

Badania nad bioaktywnymi komponentami prowadzą partnerzy projektu, w tym zespoły z Uniwersytetu Gdańskiego pod kierownictwem prof. Sylwii Rodziewicz-Motowidło, Polbioniki (dr Marta Klak) i instytutu w Lublanie (prof. Marija Vucomanovic). Z kolei w Kanadzie naukowcy z zespołu prof. Diego Mantovani sprawdzą, jak materiał zachowuje się pod obciążeniem i jak reagują na niego komórki, natomiast testy biologiczne zostaną przeprowadzone w Uniwersytecie Łódzkim pod kierownictwem dr Aleksandry Szwed-Georgiou.

Od laboratorium do praktyki klinicznej

Opracowany materiał ma szansę stać się zaawansowanym wyrobem medycznym i znaleźć zastosowanie w leczeniu urazów stawów – m.in. kolan, kostek czy drobnych stawów dłoni – zwiększając skuteczność zabiegów, takich jak artroskopia.

– Zakładamy podniesienie poziomu gotowości technologicznej (TRL) z poziomu 3 do 5. W praktyce oznacza to przejście od wczesnych badań laboratoryjnych do etapu, w którym rozwiązanie jest testowane w warunkach zbliżonych do rzeczywistych – opisuje prof. Małgorzata Gazińska.

To kluczowy krok w stronę wdrożenia technologii w medycynie. Na tym etapie powstanie prototyp biomateriału, który zostanie dokładnie przebadany zarówno w laboratorium, jak i na modelach zwierzęcych pod kątem bezpieczeństwa i skuteczności.

W stronę przyszłości medycyny regeneracyjnej

Efektem projektu REGENESIS mają być nie tylko lepsze wyniki leczenia pacjentów, ale także niższe koszty opieki zdrowotnej. – W najbardziej optymistycznym scenariuszu pierwsi pacjenci mogliby skorzystać z tej technologii w ramach badań klinicznych za około 10 lat – mówi prof. Małgorzata Gazińska. – Do tego czasu konieczne będą kolejne etapy badań przedklinicznych i klinicznych. Naukowcy jednak już dziś dzielą się pierwszymi wynikami swojej pracy. Koncepcję projektu i wstępne rezultaty zaprezentują podczas prestiżowej konferencji European Society for Biomaterials w 2026 r.

Źródło: Politechnika Wrocławska
Foto: Politechnika Wrocławska

Bioniczna trzustka cATMP® to pierwszy na świecie w pełni funkcjonalny narząd biodrukowany w technologii 3D, zdolny do produkcji insuliny, glukagonu i peptydu C w sposób odpowiadający naturalnej fizjologii ludzkiej trzustki. Co więcej, może być produkowany „na żądanie” i przechowywany w specjalnie zaprojektowanym bioreaktorze do czasu transplantacji. To właśnie w ręce twórców tego przełomowego rozwiązania – firmy Polbionica S.A. – trafiła nagroda główna w tegorocznej edycji Konkursu „Polski Produkt Przyszłości”.

Konkurs „Polski Produkt Przyszłości” od ponad 25 lat promuje najbardziej obiecujące i innowacyjne projekty powstające w Polsce. To prestiżowe wydarzenie organizowane przez Polską Agencję Rozwoju Przedsiębiorczości pozwala wyróżnić twórców przełomowych technologii oraz realnie wesprzeć ich zarówno na rynku krajowym, jak i globalnym.

W tegorocznej XXVI edycji Konkursu zgłoszono 152 projekty. Jury przyznało 3 nagrody główne, 10 wyróżnień oraz 3 nagrody specjalne: za produkt z branży ICT, dla młodego przedsiębiorcy oraz za ekoinnowację. Twórcy bionicznej trzustki cATMP® otrzymali nagrodę główną i tytuł Polskiego Produktu Przyszłości w kategorii „Produkt przyszłości przedsiębiorcy”. Co więcej, rozwiązanie zostało także docenione przez Polską Agencję Inwestycji i Handlu, która dodatkowo przyznała autorom nagrodę specjalną.

Ratunek dla chorych

Dotychczasowe metody leczenia cukrzycy opierają się głównie na przewlekłej insulinoterapii lub zastosowaniu pomp insulinowych. Choć systemy te umożliwiają podawanie insuliny na podstawie odczytów poziomu glukozy, nie są w stanie odtworzyć pełnej funkcji fizjologicznej – zwłaszcza złożonej równowagi między insuliną a glukagonem. To z kolei wpływa na zwiększone ryzyko rozwoju wtórnych powikłań u części chorych. Bioniczna trzustka opracowana przez firmę Polbionica S.A. jest obecnie jedynym rozwiązaniem, które łączy w sobie cechy pełnowartościowego, żywego narządu. Ma zintegrowany układ naczyniowy zapewniający prawidłowy przepływ i odżywanie komórek, a także cechuje się zdolnością do kompleksowej regulacji glikemii.

Dzięki temu bioniczna trzustka może stanowić przełomowe rozwiązanie w terapii ciężkich powikłań cukrzycy typu 1 i przewlekłego zapalenia trzustki. Narząd ten rozwiązałby również problem niedoboru organów do przeszczepów. Ponadto bioniczna trzustka znajdzie zastosowanie jako narzędzie badawcze dla instytutów naukowych i firm farmaceutycznych do testowania nowych form terapii i leków.

Na jakim etapie wdrożenia jest bioniczna trzustka?

Zakończone badania przedkliniczne na dużych zwierzętach potwierdziły zarówno stabilność przepływu krwi przez biodrukowany narząd jak i zmniejszenie zapotrzebowania na insulinę. Produkt uzyskał opinię Europejskiej Agencji Leków (EMA), oraz został sklasyfikowany jako zaawansowany produkt leczniczy terapii komórkowej i tkankowej (ATMP) typu mieszanego. Zespół Polbionica S.A. jest obecnie w trakcie przygotowań do rozpoczęcia badań klinicznych.

Co dalej?

Możliwość biodrukowania narządów „na żądanie” otwiera drogę do częściowego rozwiązania problemu dramatycznego niedoboru organów do przeszczepów. Jednocześnie technologia ta stanowi fundament dla rozwoju medycyny spersonalizowanej, umożliwiając w przyszłości tworzenie narządów dostosowanych do indywidualnych potrzeb pacjenta.

Źródło: PARP