Zcela nový materiál, který výrazně zvýší kvalitu syntetických maloprůměrových nanovlákenných cévních náhrad, vyvinuli v rámci projektu Ministerstva zdravotnictví ČR vědci Fakulty textilní Technické univerzity v Liberci. Stalo se tak ve spolupráci s vědci Fakulty vojenského zdravotnictví Univerzity obrany v Hradci králové a s lékaři Kardiochirurgické kliniky. Tento nanovlákenný materiál výrazně snižuje riziko krevních sraženin a komplikací po operacích srdce. Projekt zaměřený na nanovlákenné cévní náhrady získal letos prestižní Cenu Théophila Legranda za inovace v oblasti textilu přinášejících prospěch lidstvu. Vědecký tým prof. Davida Lukáše z Katedry netkaných textilií a nanovlákenných materiálů Fakulty textilní TUL pracoval se svými partnery na vývoji nového materiálu 5 let. Impuls k zahájení výzkumu vyšel z kardiologických a kardiochirurgických oddělení, která se musejí vyrovnávat s nedostatkem vlastních štěpů. Ty se pacientům odebírají většinou z ruky nebo nohy a jsou první metodou volby při kardiochirurgických operacích. Jenže v řadě případů je nelze použít. Potom musí ucpanou cévu přemostit céva umělá (bypass). To dobře funguje u umělých cévních náhrad o větším průměru. Požadavek kardiochirurgů ale zněl: vyřešit problém u cév o průměru do 6 mm, kde je u dosud používaných náhrad aktuální nebezpečí život ohrožujících krevních sraženin. „U nově vyvinutého materiálu takové riziko nehrozí,“ tvrdí člen libereckého vědeckého týmu Petr Mikeš. Připustil, že úkol to byl náročný vzhledem ke složitosti cévní tkáně, která obsahuje několik typů buněk. Výsledkem výzkumné práce jsou dvouvrstvé cévní náhrady, kde nanovlákenná struktura velmi přesně napodobuje mezibuněčnou hmotu v cévách. Syntetické cévní náhrady se vyrábějí technologií elektrostatického zvlákňování z biokompatibilních a biodegradabilních materiálů. Právě biodegrabilita (postupné rozložení v organismu – degradace) je výraznou novinkou a kvalitativním posunem oproti dosavadním nebiodegradabilním=inertním cévním náhradám. Použité materiály degradují řádově několik měsíců, je tedy zajištěn dostatečný čas pro tzv. remodelaci (znovuvytvoření) plně funkční tkáně. „Nanovlákenné cévní náhrady svojí jemnou strukturou simulují mezibuněčné prostředí a umožňují do nich pronikat buňkám z cévního řečiště, krve a okolního prostředí. Tyto buňky postupně osídlují prostory mezi vlákny a zároveň si začínají sami produkovat vlastní mezibuněčnou hmotu. V ideálním případě se biodegradabilní materiál rozkládá úměrně tomu, jak se tvoří mezibuněčná hmota produkovaná vlastními buňkami organismu, které osídlily cévní náhradu. Elektrostatické zvlákňování umožňuje produkci vláken, jsou podobná přirozené extracelulární hmotě, a proto je osídlování buňkami po implantaci usnadněno,“ uvedla Jana Horáková, která se projektu věnovala v rámci své dizertační práce. Jak zdůraznil Petr Mikeš, důležitá je také možnost řízení degradace. Rychlost degradace, morfologie vlákenné struktury a mechanické vlastnosti lze řídit složením materiálu. „Syntetické náhrady tedy slouží jako dočasná podpora, buňky do nich infiltrují a vytvářejí si vlastní mezibuněčnou hmotu. Jde o jakési lešení pro buňky, aby se tam infiltrovaly ty správné buňky a vytvořily vlastní orgán, vlastní cévu. Ideální je stav, když se umělá céva rozpadne a nahradí ji postupně přirozená tkáň, která bude fungovat jako plnohodnotná céva,“ konstatoval Mikeš. Zdůraznil, že biodegradabilní cévní náhrady snižují riziko nežádoucích reakcí imunitního systému. „Dosahuje se lepší interakce s organismem v porovnání s inertními materiály používanými v klinické praxi doposud,“ dodal. V laboratoři tkáňového inženýrství na FT TUL již vyrobili stovky metrů nových cévních náhrad. Pod odborným veterinárním dohledem proběhly zkoušky na zvířatech – potkanech a králících. „Dosavadní výsledky jsme vyhodnotili jako velmi slibné. Pokusy in vivo potvrdily funkčnost elektrostaticky zvlákněných cévních náhrad z biodegradabilních materiálů. Byly již zahájeny první pokusy na vyšších živočiších – prasatech, zatím však nemáme podrobnější výsledky. Pokusy na zvířatech provádíme co nejšetrněji a omezujeme je na minimum. Bez nich se ale neobejdeme, aby bylo možné přistoupit ke klinickým zkouškám na lidských pacientech,“ uvedl člen týmu Petr Mikeš. Jana Horáková zdůrazňuje, že nejprve musí úspěšně proběhnout preklinické in vivo zkoušky: „Spěch není na místě, protože jde o rizikovou aplikaci. Pokud nedojde k prokrvení dané tkáně, kterou je zásobována část za implantovanou cévní náhradou, jde o velmi závažnou komplikaci končící zpravidla rychlou smrtí. Vzhledem k náročnosti tohoto výzkumu se klinické zkoušky nepředpokládají dříve než za 4–5 let. Po tuto dobu jsou náklady na výzkum hrazeny z projektu Ministerstva zdravotnictví,“ říká. Liberecká univerzita se výzkumu a vývoji v oblasti nanovláken a nanotechnologií věnuje řadu let. Průlomem byl rok 2004, kdy tým prof. Oldřicha Jirsáka jako první na světě objevil technologii, která umožňuje průmyslovou výrobu nanovlákenných netkaných materiálů. To otevřelo širokou možnost výzkumu nových aplikací pro řadu průmyslových odvětví. Nanovlákna nacházejí uplatnění i v oblasti zdravotnictví. A právě na tento výzkum se zaměřuje tým prof. Davida Lukáše. Už čtyři roky se na univerzitě vyučuje i obor Tkáňové inženýrství, který propojil nanovlákenné materiály s biologickými aplikacemi. Dosavadní výsledky jsou podle prof. Lukáše velmi slibné. Neměli by ale vzbuzovat předčasnou naději. „Bude trvat poměrně dlouho, než se vyvinutá zařízení a nové materiály dostanou vzhledem ke složitému ověřování do praxe a než se maloprůměrových cév z nového materiálu dočkají pacienti,“ říká prof. Lukáš. Dodává ale, že zdejší odborníci pracují i na dalších aplikacích. „Státnímu ústavu pro kontrolu léčiv teď předáváme podklady pro schválení a testování tzv. kožního krytu, který by měl sloužit pro hojení zejména chronických kožních poranění,“ řekl vedoucí liberecké katedry netkaných textilií a nanovlákenných materiálů David Lukáš. Jaroslava Kočárková