Kilka dni temu poznaliśmy laureatów krajowych konkursu Nagroda Jamesa Dysona 2023. Wśród wyróżnionych zgłoszeń znalazł się projekt „Innowacyjne materiały do regeneracji kości”, opracowany przez zespół młodych wynalazców z Politechniki Krakowskiej, w składzie: Julia Radwan-Pragłowska, Łukasz Janus, Aleksandra Sierakowska, Julita Śmietana. – Nasze rozwiązanie jest wyjątkowe, gdyż łączy w sobie takie aspekty, jak możliwość przywrócenia zdrowia pacjentom oraz dbałość o środowisko. Mamy nadzieję, iż w ciągu kilku lat projekt zamieni się w biomateriał dostępny dla każdego pacjenta wymagającego przeprowadzenia procesu sterowanej regeneracji kości – mówi dr inż. Julia Radwan-Pragłowska.
W konkursie o Nagrodę Jamesa Dysona mogą brać udział studenci lub absolwenci, a także zespoły ze szkół wyższych w dziedzinach inżynieria, projektowanie produktowe i przemysłowe, z jednego z następujących krajów: Australia, Austria, Belgia, Kanada, Chiny, Francja, Niemcy, Hongkong, Indie, Irlandia, Włochy, Japonia, Malezja, Meksyk, Holandia, Nowa Zelandia, Filipiny, Polska, Portugalia, Singapur, Korea Południowa, Hiszpania, Szwecja, Szwajcaria, Tajwan, Tajlandia, Turcja, Zjednoczone Emiraty Arabskie, Wielka Brytania i Stany Zjednoczone. Konkurs jest organizowany przez Fundację Jamesa Dysona, instytucję wspomagającą edukację inżynierów. Działania Fundacji oraz Instytutu Inżynierii i Technologii Dyson zachęcają młodych wynalazców do wykorzystywania swojej wiedzy w praktyce i poszukiwania nowych sposobów na poprawienie jakości życia.
W gronie wicemistrzów krajowych Nagrody Jamesa Dysona 2023, znalazł się zespół z Politechniki Krakowskiej, który zaproponował „Innowacyjne materiały do regeneracji kości”. W skład grupy młodych badaczy wschodzą: dr inż. Julia Radwan-Pragłowska (absolwentka biotechnologii na Wydziale Inżynierii i Technologii Chemicznej PK, gdzie realizowała również doktorat i obroniła pracę pt. „Mikrofalowa synteza i badanie właściwości nowych biomateriałów chitozanowych jako uniwersalnych wyrobów medycznych”, pracowniczka Katedry Biotechnologii i Chemii Fizycznej WIiTCh), dr inż. Łukasz Janus (absolwent biotechnologii na WIiTCh PK, gdzie realizował swój doktorat i obronił pracę pt. „Synteza i badanie właściwości węglowych kropek kwantowych do zastosowań w medycynie”, współpracownik Katedry Biotechnologii i Chemii Fizycznej WIiTCh), mgr inż. Aleksandra Sierakowska (absolwentka biotechnologii na WIiTCh, uczestniczka Szkoły Doktorskiej PK), mgr inż. Julita Śmietana (absolwentka biotechnologii na WIiTCh PK).
– W ramach prac prowadzonych w naszym zespole badawczym, zajmujemy się opracowywaniem innowacyjnej technologii dotyczącej otrzymywania całkiem nowych biomateriałów o strukturze nanowłóknistej do zastosowania w regeneracji tkanek i kości – tłumaczy Julia Radwan-Pragłowska. –Nanowłókniste biomateriały „szyte na miarę” zapewniają odpowiednie warunki dla odbudowy kości, zaś właściwości bioaktywne sprawiają, że nowopowstała tkanka będzie w pełni funkcjonalna – dodaje. Jak tłumaczą członkowie działającego na PK zespołu, prace dotyczące nagrodzonego rozwiązania miały złożony charakter. – Wszystko zaczęło się od zapoznania się z realnymi potrzebami środowiska medycznego, jak i pacjentów, a także producentów wyrobów medycznych. Efektem naszych analiz było opracowanie technologii otrzymywania nowatorskich biomateriałów, które będą proste w produkcji oraz przyspieszą proces regeneracji tkanki. Po zweryfikowaniu skali problemu – ilości odrzucanych przeszczepów – zdecydowaliśmy się na zastosowanie jedynie nietoksycznych substancji pochodzenia naturalnego oraz technik wytwórczych, które pozwalają na otrzymywanie materiałów dostosowanych do potrzeb danego pacjenta – opowiada dr inż. Julia Radwan-Pragłowska.
Realizacja dalszych działań była możliwa dzięki uzyskaniu dofinansowania w ramach programu Inkubator Innowacyjności – Konkurs TRL 4.0 (projekt pn. „Opracowanie technologii otrzymywania innowacyjnych materiałów błonowych o zaawansowanej nanostrukturze do zastosowań w zabiegach sterowanej regeneracji kości (GBR)”). Prace naukowców wspierało politechniczne Centrum Transferu Technologii, a w szczególności mgr inż. Marlena Marek oraz mgr inż. Małgorzata Ciesielska z Zespołu ds. Komercjalizacji. Badaczom udało się zsyntezować nowe związki chemiczne oraz otrzymać szereg membran na zwiększoną skalę. Biomateriały zostały poddane analizom morfologii i właściwości fizykochemicznych, ale również ocenie biologicznej zgodnie z dedykowaną normą dotyczącą nowych wyrobów medycznych, które jednoznacznie potwierdziły pozytywny wpływ uzyskanych membran na proces namnażania się komórek kościotwórczych. Warto podkreślić, że zastosowanie nowoczesnych technik, a więc elektroprzędzenia oraz promieniowania mikrofalowego umożliwiło znaczące zredukowanie zużycia energii i wody, a także maksymalne ograniczenie ilości wytwarzanych odpadów. I co najważniejsze w kontekście ekologicznym – opracowane biomateriały są w stu procentach biodegradowalne.
Julia Radwa-Pragłowska i jej koledzy rozumieją potencjał swojego wynalazku i patrzą z optymizmem w przyszłość: – Ze względu na unikatowy skład chemiczny oraz zaawansowane właściwości biologiczne, opracowywane przez nas rozwiązanie może znaleźć zastosowanie aż w 8 tys. klinik stomatologicznych, które znajdują się w Polsce. Jesteśmy w stanie znacząco zwiększyć komfort pacjentów przy dziesiątkach tysięcy zabiegów rocznie. Dalsze działania będą nakierowane na uzyskanie międzynarodowej ochrony IP, a także przeprowadzenie badań in vivo na modelu zwierzęcym lub eksperymentu medycznego oraz innych niezbędnych analiz w certyfikowanych ośrodkach. Wszystko po to, by przeprowadzić ocenę kliniczną, wymaganą do uzyskania certyfikatu wyrobu medycznego i wdrożenia go na rynek.
(bk)
Na zdjęciu, zespół naukowców z PK, od lewej: dr inż. Łukasz Janus, dr inż. Julia Radwan-Pragłowska, mgr inż. Aleksandra Sierakowska / fot. archiwum prywatne