Vyvíjíme materiál napodobující lidskou kůži, říká vědkyně z Brna

Brno - Výzkumnice Lucy Vojtová z Vysokého učení technického v Brně stojí v čele týmu, který pracuje na vývoji nového biomateriálu, jenž by mohl nahradit poškozenou kůži. „Cílem je vytvořit materiál, který maximálně napodobuje strukturu a funkci lidské kůže,“ řekla Vojtová. Její výzkum spojuje prvky nanotechnologií a biotechnologií a směřuje k vývoji materiálu pro potenciální aplikaci v oblasti regenerativní medicíny.

Mohla byste prosím jednoduše vysvětlit, co tento biomateriál představuje a jak je
podobný lidské kůži?

Je to speciální dvojvrstva s kmenovými buňkami. Spodní vrstva je vyrobena z porézní pěny, která poskytuje strukturální podporu a napodobuje dermis, což je hlubší vrstva lidské kůže. Vrchní vrstva je pak vytvořena z nanovláken, která imitují epidermis, vnější ochrannou vrstvu kůže. Celková tloušťka tohoto biomateriálu je maximálně dva milimetry, odpovídá to tloušťce a struktuře lidské kůže.

V jakém stádiu se momentálně nachází váš výzkum?

Momentálně jsme ve fázi preklinického testování našeho biomateriálu na velkém zvířecím modelu, konkrétně na praseti. Vybrali jsme prase jako model, protože jeho kůže a proces hojení jsou velmi podobné těm lidským, což nám poskytuje relevantní a přesné informace o tom, jak by se náš materiál mohl chovat v lidském těle.

Mohla byste prosím popsat, jaké technologie nebo procesy jsou zapojeny do vývoje tohoto materiálu?

Při výrobě tohoto materiálu kombinujeme nanotechnologie a biotechnologie. Nanotechnologie se uplatňují při vytváření vrchní vrstvy z nanovláken, která představuje syntetickou kůži. Tato technologie nám umožňuje vytvořit velmi tenká a přesně strukturovaná vlákna, které napodobují vlastnosti a funkci vnější vrstvy lidské kůže.

V oblasti biotechnologie se zaměřujeme na kultivaci a přeměnu kmenových buněk na buňky kůže. Tento proces je zásadní pro to, aby biomateriál nejen vypadal jako lidská kůže, ale aby také měl podobné biologické funkce.

Jak tento materiál napodobuje důležité vlastnosti kůže, jako je pružnost
nebo schopnost reagovat na dotek?

Náš biomateriál s buňkami se použije na místo chybějící nebo poškozené kůže. V určité době se plně vstřebá a postupně je buňkami přeměněn na novou kůži. Během tohoto procesu kmenové buňky v materiálu diferencují a přispívají k tvorbě nové kůže, která by měla co nejvíce připomínat původní kůži, včetně její textury, pružnosti a funkčnosti. Největším problémem jsou atrofické jizvy. Jsou to jizvy, které jsou zapadlé pod úroveň okolní kůže. Toto zapadnutí je způsobeno ztrátou kolagenu nebo jiných tkání pod jizvou. Typickým příkladem atrofických jizev jsou ty, které vznikají po akné nebo po jiných kožních onemocněních, která způsobují zánět a následnou ztrátu tkáně. Snažíme se těmto jizvám použitím nových biomateriálů zabránit. Také cílíme na tvorbu pigmentace či ochlupení, což jiné transplantáty zatím postrádají.

Jaké má tento materiál potenciální aplikace ve zdravotnictví nebo v jiných oborech?

Hlavním využitím je náhrada a regenerace kůže v její plné tloušťce, hlavně ve vrstvě škáry a pokožky. Například při hlubokých popáleninách může tento materiál poskytnout kriticky potřebnou náhradu poškozené kůže a usnadnit její hojení. Podobně, v případě chirurgického odstraňování kožních nádorů, může náš materiál napomoci obnově kůže na postižených místech. Aplikace se také rozšiřuje na léčbu různých poranění, kde je potřeba urychlit regeneraci kůže a minimalizovat tvorbu jizev.

Lze tento materiál využít při léčbě kožních onemocnění, například u
rakoviny kůže?

Laboratorně připravená kůže bude mít relativně široké využití u různých akutních i chronických defektů, nicméně vzhledem k tomu, že náš produkt bude obsahovat speciální proteiny aktivující růst a dělení kožních buněk, není pro tuto indikaci vhodný. Při rakovině kůže je problémem nekontrolovaný růst buněk, a proto by přítomnost těchto růstových faktorů mohla teoreticky onemocnění zhoršit nebo komplikovat léčbu. Naším hlavním zaměřením je léčba defektů kůže, kde je potřeba podpora hojení a regenerace tkáně, ale ne v případech, kde by bylo riziko stimulace nežádoucího buněčného růstu.

Jaké jsou vaše plány pro další výzkum a vývoj tohoto materiálu?

Plánem je dokončení preklinického testování na zvířecích modelech, a v případě pozitivních výsledků pak certifikace a snaha uvedení materiálu do klinické praxe. Z tohoto důvodu spolupracujeme na projektu s lékaři z Kliniky popálenin a plastické chirurgie z Fakultní nemocnice Brno, s Centrem buněčného a tkáňového inženýrství z Fakultní nemocnice u svaté Anny a s odborníky z Masarykovy univerzity.