Opracowanie biotuszy do biodruku 3D
Finansowanie projektu
Projekt „Opracowanie biotuszy do biodruku 3D na bazie świńskiego DECM modyfikowanego chemicznie, wzbogaconego o rekombinowane białka hybrydowe, nanomateriały i polimery syntetyczne.” finansowany przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju w ramach programu “ „Nowoczesne technologie materiałowe” TECHMATSTRATEG III.
Okres realizacji: 01.01.2021 – 31.12.2023.
Cel naszego projektu to opracowanie pakietu modyfikacji biotuszy (m.in. wytworzenie rekombinaowanego białka hybrydowego) na bazie decelularyzowanej macierzy zewnątrzkomórkowej (dECM) świńskiej trzustki oraz łąkotki, które zwiększają efektywność całego procesu drukowania 3D, a także wytrzymałość uzyskiwanych wydruków. W ramach projektu zostaną przeprowadzone badania z zakresu biotechnologii, inżynierii nanomateriałowej, chemii oraz fizjologii, które pomogą w wytworzeniu produktu gotowego do komercjalizacji. Wszelkie technologie i produkty, które zostaną opracowane podczas realizowania projektu, będą objęte pełną ochroną patentową. Co więcej, wspólna praca z pewnością przyczyni się do tak ważnego zacieśnienia relacji pomiędzy wszystkimi uczestnikami konsorcjum, jednocześnie zwiększając innowacyjny potencjał Polski na arenie międzynarodowej. Realizacja całego projektu ma ogromną wartość ekonomiczną i społeczną, ponieważ pozwoli na rozwiązanie problemu związanego z niedoborem narządów do przeszczepów.
Biodruk 3D, w ciągu ostatnich 10 lat, zdobył bardzo szerokie zastosowanie w naukach biologicznych oraz medycynie regeneracyjnej.
Biodruk 3D znajduje zastosowanie w wytwarzaniu implantów ubytków kostnych, jednakże coraz częściej wykorzystuje się do również podczas działań związanych z budową funkcjonalnych narządów – trzustki, płuc, wątroby, serca czy skóry. Co więcej, inżynieria tkankowa używana jest w badaniach biotechnologicznych, przy tworzeniu chorobowych modeli nowotworów, a także modeli do przesiewowych badań związków w produkcji leków. Aby uzyskać pożądany konstrukt tkankowy, można wykorzystać w biodruku 3D szereg komórek, metod i materiałów, w zależności od charakteru drukowanego obiektu.
Te biotusze, które wykorzystywane są w biodruku 3D, wykazują się bardzo szerokim spektrum cech biofizycznych: lepkość, drukowalność, degradacja. Dodatkowo muszą one zapewnić korzystne warunki, które umożliwiają zagnieżdżanie się w nich komórek oraz ich różnicowanie, przy braku cytotoksyczności.
Technologia biodruku 3D polega na formowaniu przestrzennych struktur złożonych z żywych komórek zawieszonych w biotuszu, biokompatybilnym hydrożelu, który umożliwia nadanie precyzyjnego kształtu drukowanemu obiektowi. W zależności od zastosowanego typu komórek uzyskiwane są różnorodne modele badawcze.
Biotusze muszą wykazywać się szerokim spektrum cech biofizycznych, takich jak drukowalność, lepkość, degradacja czy usieciowanie, dzięki którym możliwe jest formowanie precyzyjnych, stabilnych rusztowań i zapewnione są odpowiednie warunki umożliwiające zagnieżdżanie się w nich komórek. Udało nam się wytworzyć autorskie biotusze, które spełniają wszystkie te wymagania.
Multidyscyplinarne konsorcjum
Aby projekt mógł być realizowany z powodzeniem, zostało powołane interdyscyplinarne konsorcjum, cechujące się bardzo dużym doświadczeniem w tworzeniu materiałów niezbędnych do biodruku prototypów narządów bionicznych.
W składzie konsorcjum znajdują się ośrodki, które specjalizują się w biodruku 3D: Fundacja Badań i Rozwoju Nauki (FBiRN), wraz z zespołem pod kierownictwem dr hab. Michała Wszoły, który opracował technologię produkcji biotuszu w oparciu o decelularyzację świńskiej trzustki, a także wydrukował prototyp bionicznej trzustki. Nad tym projektem pracuje również zespół prof. UAM dr hab. Jakuba Rybki z Centrum Zaawansowanych Technologii Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza (CZT UAM). Naukowcy z zespołu specjalizują się w biodruku łąkotki z wykorzystaniem biotuszu na bazie dECM łąkotki świńskiej oraz mezenchymalnych komórek macierzystych. Siłę naszego konsorcjum wspiera Warszawski Uniwersytet Medyczny (WUM). Prof. Artur Kamiński – Dyrektor Centrum Biostruktury, jak i kierowany przez niego zespół, posiada bardzo duże doświadczenie w analizie toksyczności materiałów w modelach zwierzęcych.
Partnerem biznesowym konsorcjum jest Polbionica, odpowiedzialna za wykonanie części badań, a także komercjalizację uzyskanych wyników.