Látka, nazývající se kyselina hyaluronová, či její sodná sůl – hyaluronan, je dnes velmi často používaným pojmem nejen v reklamách na kosmetické přípravky. Její aplikační možnosti
v lékařství a farmaceutických přípravcích jsou stále širší a vývoj nových materiálů na bázi kyseliny hyaluronové stále zaměstnává vědce nejen na Univerzitě Tomáše Bati, ale na celém světě.
Uplynulo již 80 let od doby objevení kyseliny hyaluronové (KH), kdy Karl Meyer a jeho kolega John Palmer izolovali nový biopolymer (polysacharid) z očního sklivce. Jeho na první pohled jednoduchá struktura (skládající se z monomerů disacharidu složeného z aminocukru a uronové kyseliny) z počátku vzbudila zájem čistě vědecký. Rozhodně se nepředpokládalo, že v dalším století bude tento biopolymer, ač relativně drahý, mít velmi širokou škálu aplikací v medicíně, farmacii i kosmetice. Zpočátku byla KH získávána z kohoutích hřebínků nebo jiných živočišných zdrojů, což sebou neslo komplikace v podobě nedostatečné čistoty (kontaminace proteiny apod.). V dnešní době je získávána biotechnologickou cestou, z buněčných stěn bakterií druhu Streptococcus zooepidemicus. V medicíně, ať už humánní či veterinární, se v současnosti hyaluronan (sodná sůl kyseliny) používá pro velmi účinné a rychlé hojení ran po rozsáhlých operačních řezech nebo amputacích, dále v oční chirurgii, pro léčbu poranění šlach a chrupavky apod. Oligosacharidy KH mají své uplatnění v detekci nádorů, nanočástice modikfiované KH se používají pro léčbu rakoviny.
Hydrogel kyseliny hyaluronové v nativním stavu (vlevo), struktura lyofilizovaného hydrogelu (vpravo) – snímek z environmetálního skenovacího elektronového mikroskopu |
Nelámavé fólie ze Zlína
Kromě roztoků a disperzí je velmi žádoucí mít k dispozici také plošné materiály z KH, např. tenké fólie pro hojení ran. Tyto fólie však nemají dobré mechanické vlastnosti, jsou poměrně křehké a lámou se. Výzkumníci pracující na Centru polymerních systémů na Univerzitě Tomáše Bati ve Zlíně však vyvinuli speciální zařízení, pomocí kterého lze z roztoku kyseliny hyaluronové připravit tyto materiály ve vhodné formě s naprosto unikátními mechanickými vlastnostmi. Díky nim bude možné přikládat folie na ránu tak, že ji bude zcela kopírovat a nebude se lámat, čímž se výrazně zvýší účinnost hojicího procesu. Tento přístroj byl vyvinut s finanční podporou české firmy Contipro, v podstatě největšího výrobce kyseliny hyaluronové pro lékařské aplikace na světě, se kterou univerzita úzce spolupracuje už téměř deset let. V tkáňovém inženýrství se KH používá jako podpůrný materiál (tzv. scaff old) pro růst a diferenciaci kmenových buněk, díky čemuž lze laboratorně vytvořit například náhradní pojivové tkáně, chrupavku, nebo dokoncenervovoutkáň. Také tyto scaffoldy umí připravit na Univerzitě Tomáše Bati ve formě hydrogelů modifikované kyseliny hyaluronové (viz obrázek), které však před aplikací v lidském těle na další testy zatím čekají.
Výzkumné týmy Centra polymerních materiálů jsou připraveny ke spolupráci v této i dalších atraktivních oblastech bio- a bioinspirovaných materiálů. Nabízená kapacita infrastruktury centra a kontakty na výzkumné týmy jsou prezentovány na www stránkách cps.utb.cz.
Obecně lze říci, že kontrola a charakterizace vlastností přípravků, které by se jednou mohly používat jako léčebný či hojicí prostředek, je velmi důležitá už na počátku vývoje nového materiálu. Další oblastí zájmů výzkumného týmu na Centru polymerních systémů na UTB ve Zlíně je fyzikálně-chemické chování roztoků kyseliny hayluronové (například pro přípravu očních kapek). Jedná se především o vytvoření takového prostředí v roztoku, aby KH nepodléhala degradaci ze strany mikroorganismů, ale současně nebylo nutné používat látky, které jsou pro lidský organismus nevhodné.
doc. Mgr. Aleš Mráček, Ph.D.
Ing. Lenka Gřundělová, Ph.D.
Ing. Antonín Minařík, Ph.D.
Centrum polymerních systémů
Reg. Číslo CZ.1.05/2.1.00/03.0111
Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně
www.cps.utb.cz