Hydrożele mogą się okazać rewolucją w leczeniu nowotworów. Badania nad ich właściwościami są prowadzone przez Polaków

Światowy rynek leków przeciwnowotworowych ma przekroczyć wartość 161 mld dol. w 2021 roku. Przełomem na tym rynku mogą się stać hydrożele. Ze względu na swoją strukturę mogą być stosowane jako opatrunki i materiały stomatologiczne. Dzięki swoim właściwościom lepiej rozpuszczają się w organizmie niż zwykłe tabletki, przez co mogą być przełomowym nośnikiem leków przeciwnowotworowych. Nad stworzeniem struktury trójwymiarowej materiału hydrożelowego i sprawdzeniem właściwości hydrożeli pracują Polacy.

– Hydrożele to usieciowane struktury polimeryczne, których właściwością specyficzną jest zatrzymywanie dużych ilości wody, mają one zdolność pęcznienia i to właśnie sprawia, że są wykorzystywane w bardzo wielu zastosowaniach przemysłowych – tłumaczy w rozmowie z agencją informacyjną Newseria Innowacje dr inż. Karolina Labus z Zakładu Inżynierii Bioprocesowej i Biomedycznej Politechniki Wrocławskiej.

Hydrożele, czyli materiały zbudowane z hydrofilowych polimerów, mogą kumulować znaczne ilości wody. Dlatego mają szereg zastosowań w farmacji i medycynie. Przemysł farmaceutyczny wykorzystuje je jako materiały opatrunkowe do tworzenia otoczek kapsułek doustnych. Ze względu na strukturę zbliżoną do naturalnego środowiska komórek i tkanek stanowią efektywne nośniki leków.

– Hydrożele w medycynie stosowane są od wielu lat, począwszy od inżynierii tkankowej, poprzez układy transportowe leków. Dzięki swoim właściwościom, które m.in. sprawiają, że lepiej rozpuszczają się w organizmie, mogą być konkurencyjne w stosunku do typowych tabletek. Ponadto dzięki temu, że mogą być tzw. materiałami inteligentnymi, czyli mogą zmieniać swoje właściwości w zależności od bodźca, np. zmiany temperatury albo zmiany pH środowiska, mogą być także stosowane w terapiach celowanych w leczeniu chorób nowotworowych – tłumaczy dr inż. Karolina Labus.

Studentom z koła naukowego BANG na Politechnice Wrocławskiej jako drugiej grupie badawczej na świecie udało się stworzyć wirtualny model molekularny hydrożelu żelatynowego. Stworzyli oni model składający się z aminokwasów prostych, na którym testuje się możliwość wyznaczania właściwości materiałowych hydrożelu. Dzięki komputerowi cząsteczka jest rozbudowywana, następnie sprawdzane jest to, jak zachowuje się w różnych warunkach.

– Badania nad hydrożelami w naszym kole naukowym opierają się na wytworzeniu struktur na poziomie molekularnym, czyli stworzenia struktury trójwymiarowej materiału hydrożelowego. Moim zadaniem jest natomiast wytworzenie hydrożeli w laboratorium i sprawdzenie ich właściwości w praktyce – wskazuje ekspertka.

Projekt realizowany jest dzięki Narodowemu Centrum Nauki. W ramach konkursu SONATA przyznano blisko 439 tys. zł dofinansowania na 3 lata. Projekt wystartował w lipcu 2016 roku, a jego zakończenie planowane jest na lipiec 2019 roku.

– Projekt jest prowadzony dwutorowo – z jednej strony są to badania eksperymentalne, z drugiej badania modelowe, które w rezultacie mają nam pomóc stworzyć bazę materiałów i możliwość przewidywania właściwości tych materiałów, dzięki narzędziom stworzonym przez naszych współpracowników modelujących te materiały – mówi dr inż. Karolina Labus.

Według raportu firmy analitycznej ZION Market Research globalny rynek leków nowotworowych osiągnie wartość 161,3 mld dol. do 2021 roku. W latach 2016–2021 tempo jego wzrostu ma się utrzymywać na poziomie 7,4 proc. średniorocznie.