Medyczne zastosowanie bioplastiku z bakterii5 lutego 2018

shutterstock_148867040

„Niektóre bakterie w warunkach stresu zaczynają produkować… plastik. Takie tworzywo – wcale nie sztuczne – w miarę szybko rozkłada się w środowisku, a na dodatek jest biozgodne. Można więc wykorzystać je do produkcji opatrunków czy pokrywać nim implanty” – tłumaczy mikrobiolog dr Maciej Guzik z Instytutu Katalizy i Fizykochemii Powierzchni PAN w Krakowie, który na co dzień bada właściwości bioplastiku.

źródło: Naukawpolsce.pap.pl

W rozmowie z serwisem Naukawpolsce.pap.pl naukowiec wyjaśnia, że znanych już ponad 150 gatunków bakterii, które w warunkach stresu wytwarzają polimer przypominający plastik. „Tak jak misie na zimę odkładają tłuszcz, tak te bakterie, kiedy nadchodzą trudne czasy, odkładają bioplastik. To są dla nich zapasy węgla i energii” – wyjaśnia dr Guzik. Jego zespół skupia się na badaniu elastycznych biopolimerów, a szczególnie PHA (polihydroksyalkanianów). Jedna z podgrup PHA ma właściwości podobne do polietylenu. A z polietylenu tworzone są np. opakowania foliowe czy żyłki wędkarskie. Bakteryjne plastiki są biodegradowalne. W środowisku naturalnym szybko się więc rozkładają. „Na przykład, jeśli nasz bioplastik trafi na kompost, gdzie jest wilgoć i ciepło, zostanie rozłożony na dwutlenek węgla i wodę już po trzech miesiącach” – opisuje mikrobiolog.

Kolejną supercechą tych bakteryjnych polimerów jest ich biozgodność. Uczony wyjaśnia, że ludzki organizm sprawnie radzi sobie z „cięciem” tych polimerów na małe fragmenty – są dla nas zupełnie niegroźne. Cząsteczkę polimeru można bowiem porównać do długiego łańcucha. Okazuje się, że ogniwami takiego łańcucha są w przypadku bioplastików (np. PHA) kwasy tłuszczowe. Te same kwasy tłuszczowe, które wchodzą w skład naszego pokarmu i tworzą tłuszcze. Kiedy więc organizm zetknie się z takim biopolimerem, stopniowo odcina od niego kolejne ogniwa i po prostu się nimi odżywia – przetwarza je na energię.

Dr Guzik chce używać biopolimerów w zastosowaniach medycznych. Materiał świetnie spisze się w opatrunkach, które przyspieszałyby proces gojenia. Chodzi zwłaszcza o leczenie rozległych ran. Z polimerowej siateczki – czy też pianki – zrobiona byłaby tylko dolna część opatrunku przylegająca do rany. Ta część opatrunku nie musiałaby być zmieniana. „Nasz biopolimer pozostawałby w ranie i odżywiał komórki dookoła. A skóra dzięki niemu szybciej by odrastała. Właśnie tworzymy taki opatrunek” – wyjaśnia mikrobiolog. I dodaje, że organizm z czasem samodzielnie pozbyłby się resztek opatrunku. Poza tym polski opatrunek mógłby też pełnić dodatkowe funkcje – np. stopniowo uwalniałby do rany leki: antybiotyki czy środki przeciwzapalne. Rana byłaby więc dodatkowo zabezpieczona przez zakażeniem i zapaleniem.

Zespół z krakowskiego instytutu pracuje również nad zastosowaniem bioplastiku w implantach – np. kości. „Powlekamy ceramiczne implanty warstwą naszego bioplastiku. I na tę warstwę w przyszłości będziemy nanosić wyizolowane komórki kości pacjenta. Taki implant wszczepiany będzie pacjentowi” – wyjaśnia naukowiec. Wyjaśnia, że dzięki temu organizm zyskuje więcej czasu na „przyzwyczajenie się” do implantu. A ryzyko odrzutu maleje.