Fundacja Rozwoju Kardiochirurgii im. prof. Zbigniewa Religi
ul. Wolności 345a, 41-800 Zabrze (32) 373-56-00 biuro@frk.pl



PRACOWNIA BIOINŻYNIERII

Nowe metody przygotowania zastawek biologicznych


Ostatnie lata badań nad stworzeniem niezawodnej protezy biologicznej zastawki serca należą do inżynierii tkankowej. Naukowcy są zgodni, że odtworzenie żywotności zastawki zapewni jej funkcjonalność na dłuższy czas. W ramach projektu „Nowe metody przygotowania zastawek biologicznych” opracowywany jest prototyp zastawki autologicznej, tj. biologicznej zastawki serca otrzymanej metodą inżynierii tkankowej, w której bezkomórkowe lub biodegradowalne rusztowanie protezy pokrywane będzie komórkami własnymi pacjenta (izolowanych ze szpiku kostnego). Taka zastawka wolna byłaby od komplikacji występujących przy stosowaniu współczesnych protez zastawek (częste wapnienie, reakcje zapalne, większa podatność pacjentów na infekcje, konieczność stosowania leków przeciwzakrzepowych, niska trwałość itp.).

Projekt zakłada wykorzystanie tkanek ludzkich jako budulca zastawki. Jednak ograniczenia związane z dostępnością materiału ludzkiego skłaniają ku równoczesnym pracom nad opracowaniem metody tworzenia bioprotez zastawkowych w oparciu o materiał odzwierzęcy (ksenogenny), poddany konserwacji chemicznej związkami nietoksycznymi dla komórek. Pozwoli to na stworzenie nowoczesnych bioprotez zastawek serca, które dzięki możliwości alternatywnego wykorzystania tkanek odzwierzęcych będą mogły znaleźć powszechne zastosowanie.

Realizując projekt wykonano szereg testów z myślą o ocenie właściwości biologicznych zastawek. Badania histologiczne pozwoliły ocenić w jakim stopniu modyfikacja tkanek, związana między innymi z enzymatyczną metodą usuwania komórek, może wpływać na ich strukturę. Badania biomechaniczne i hemodynamiczne służyły ustaleniu, czy i w jakim stopniu po modyfikacji tkanka spełnia swoją funkcję mechaniczną. Istotną rolę spełniły też badania, których celem było określenie warunków hodowli komórek po ich izolacji oraz parametrów pozwalających na różnicowanie komórek wyizolowanych ze szpiku, a także określenie m.in. ich cech funkcjonalnych. Opracowano system bioreaktora, pozwalający na hodowlę komórek w warunkach dynamicznych z zadanym przepływem, a także szereg nowych metod konserwacji chemicznej tkanek, z zastosowaniem związków chemicznych (m.in. z grupy tzw. flawonoidów), które nie wykazują cytotoksyczności. Obiecujące wyniki badań będą podstawą do sformułowania wniosku do komisji bioetycznej o możliwość przeprowadzenia testów na zwierzętach. Wszystkie opracowania powstałe w ramach projektu są przedmiotem zgłoszeń patentowych.

Realizacja projektu zaowocowała nawiązaniem współpracy z Uniwersytetem w Lipsku (prof. A. Bader), z ośrodkiem akademickim w Gdańsku (dr n. med. Piotr Siondalski) oraz z Centrum Techniki Okrętowej w Gdańsku (dr Leszek Wilszyński).

Zwierzęta transgeniczne


Stała dysproporcja pomiędzy liczbą dawców, a potencjalnych biorców jest istotnym ograniczeniem wpływającym na wykorzystanie tkanek ludzkich jako materiału do tworzenia zastawkowych protez serca. Z tego względu alternatywą wydają się tkanki odzwierzęce. W tym przypadku likwidacja w takich tkankach komórek metodami enzymatycznymi i chemicznymi powoduje wprawdzie usunięcie większości z nich, ale niesie również ryzyko, że niektóre komórki lub ich reszty pozostaną, stanowiąc źródło antygenów. Dlatego w protezach zastawek dąży się do stosowania tkanki odzwierzęcej pozbawionej reaktywnych antygenów, bo w mniejszym stopniu stymulowałaby ona reakcję immunologiczną organizmu ludzkiego, co przekładałoby się na zwiększenie trwałości stosowanych bioprotez. W tym wymiarze szczególne znaczenie i uzasadnienie zyskuje hodowla zwierząt transgenicznych na potrzeby inżynierii tkankowej. Ponieważ problem degradacji i utraty funkcji bioprotez zastawkowych jest szczególnie nasilony u dzieci i młodych pacjentów wydaje się, że ta grupa chorych mogłaby odnieść największe korzyści z proponowanych rozwiązań.

Terapie komórkowe z wykorzystaniem komórek macierzystych


Celem projektu jest opracowanie metod izolacji i różnicowania komórek macierzystych, które można by wykorzystać w regeneracji uszkodzonego mięśnia sercowego; w zabiegach poprawiających funkcje skurczowe serca. Projekt realizowany jest w konsorcjum ze Śląskim Centrum Chorób Serca w Zabrzu oraz z Instytutem Onkologii w Gliwicach. Sercowe komórki macierzyste zlokalizowane są w mięśniu sercowym. Prawdopodobnie, w przeciwieństwie do innych komórek macierzystych, niosą one mniejsze ryzyko nowotworowe lub ryzyko różnicowania się w inny, niepożądany rodzaj komórek. Jest więc większa szansa, że będą tworzyły komórki mięśnia sercowego, nowe naczynia, a nie np. komórki nerkowe.

Górnośląska Spółka Gazownictwa sp. z o.o. strategicznym sponsorem projektu nowej generacji bioprotez zastawek serca



W 2010 r. do grona sponsorów naszej Fundacji dołączyła Górnośląska Spółka Gazownictwa sp. z o.o. w Zabrzu. Władze Spółki zdecydowały się na wsparcie prac badawczych nad nową generacją bioprotez zastawek serca. Zastawka stosowana ma być w leczeniu wrodzonych i nabytych chorób serca u dzieci i dorosłych. Dzięki przekazanym na ten cel środkom zaplecze badawcze Fundacji wzbogaciło się o dwa unikatowe urządzenia usprawniające realizowane prace badawcze. W 2011 r. w Pracowni Bioinżynierii naszej Fundacji zostało skonstruowane pierwsze w Polsce urządzenie do automatycznego modyfikowania protez zastawek serca. Urządzenie umożliwiło kontrolowane nanoszenie polielektrolitów ułatwiających proces nasiewania komórek na protezy zastawek serca. Jego zastosowanie otworzyło kolejny etap badań in vitro nad opracowaniem bioprotez serca nowej generacji.
 
Natomiast w 2012 r. powstało urządzenie, które w znacznym stopniu ułatwia i automatyzuje proces nasiewania i hodowli komórek na bioprotezach zastawek serca. W prezentacji urządzeń wzięli udział przedstawiciele Sponsora oraz władze Fundacji.

Wirtualne serce

 

Fundacja Rozwoju Kardiochirurgii im. prof. Zbigniewa Religi, Uniwersytet Opolski oraz The Farm 51 Group SA realizują wspólny, innowacyjny projekt pod nazwą "Wirtualne Serce", oparty o najnowsze technologie wykorzystujące poszerzoną (AR) i wirtualną (VR) rzeczywistość.

10 października (wtorek), o godz. 11.00, odbyła się w Fundacji Rozwoju Kardiochirurgii inauguracja tego projektu wraz z prezentacją stosowanych w nim innowacyjnych technologii oraz poświęcona temu przedsięwzięciu konferencja prasowa.

Projekt "Wirtualne serce" zakłada stworzenie interaktywnego modelu serca w jego prawidłowej anatomii i uwzględniającego cechy patologiczne, który ułatwi studentom medycyny i młodym lekarzom proces edukacji, ukazując ten skomplikowany ludzki narząd w trójwymiarze. Dzięki specjalnym okularom i specjalnej aplikacji na urządzenia mobilne możliwa była podróż w świat panoramicznych wizuali - w głąb ludzkiego organizmu i odzwierciedlenie serca w całej jego okazałości bez użycia modelu fizycznego.
"Wirtualne serce" to szeroko zakrojony projekt, dzięki któremu można będzie jeszcze lepiej kształcić przyszłe pokolenia polskich lekarzy nie tylko z zakresu anatomii, patofizjologii, lecz także z przedmiotów klinicznych. Z jednej strony służyć więc będzie celom edukacyjnym, a z drugiej - może być skutecznie wykorzystywany przy planowaniu operacji. Początkowo planowane jest utworzenie platformy e-learningowej. Następnie projekt będzie rozwijany dalej; przy zastosowaniu skanowania trójwymiarowego i tworzenia animacji technologią przechwytywania ruchu, zdążać będzie do opracowania całej anatomii człowieka.

W inauguracji projektu "Wirtualne serce" udział wzięli:
- dr Jan Sarna - Dyrektor Generalny Fundacji Rozwoju Kardiochirurgii w Zabrzu
- dr hab. n. med. Piotr Wilczek, profesor IPS - kierownik Pracowni Bioinżynierii Instytutu Protez Serca Fundacji Rozwoju Kardiochirurgii
- dr hab. n. med. Zenon Piotr Halaba, Uniwersytet Opolski
- Wojciech Pazdur - Wiceprezes Zarządu The Farm 51 Group SA w Gliwicach

 
 
 

Publikacje


  1. Wilczek P., Szydłowska I., Łotysz D., Religa Z. The use of flow cytometry for the investigation of viability of heart valve-derived fibroblast. 1996.
    Folia Histochemica et Cytobiologica.vol.34, suppl.1: 41-42.
     
  2. Wilczek P., Szydłowska I., Łotysz D., Religa Z. White blood cells and platelet activation during extracorporeal circulation. 1997.
    The Immunologist.vol. 24 suppl.1: 301.
     
  3. Sakiel S., Falkus J., Sajdak Z., Religa Z., Wszołek J., Nożyński J., Wilczek P., Pawlus-Łachecka L. 1998. Ocena alloprzeszczepów skóry ludzkiej konserwowanych w glicerolu, zamrażanych w niskich temperaturach i wyjaławianych radiacyjnie.
    Roczniki Oparzeń. vol. 9: 29-34.
     
  4. Sakiel S., Falkus J., Sajdak Z., Wszołek J., Nożyński J., Wilczek P., Pawlus-Łachecka L. 1998. Zastosowanie zawiesiny keratynocytów w podłożu fibrynowo- kolagenowym pokrytym alloprzeszczepem skóry konserwowanej w głębokich mrożeniach.
    Roczniki Oparzeń. vol. 10: 19-22.
     
  5. Nożyński J., Wilczek P., Zambala-Nożyńska E., Wszołek J., 2000. Fast method for the estimation of heart valve viability.
    Medical Science Monitor. vol.7(3): 461-463.

Linki do innych stron

http://www.zeiss.plhttp://biomedtech.eu/

Kontakt:

 


dr hab. n.med. Piotr Wilczek, Profesor IPS
kierownik Pracowni Bioinżynierii
tel. 032 37 35 675
fax: 032 37 35 677
e-mail: p.wilczek@frk

Zespół:

dr Aleksandra Niemiec-Cyganek - Z-ca Kierownika Pracowni Bioinżynierii, Profesor IPS
dr Anna Barańska- Lesiak
mgr Barbara Kubin
mgr Małgorzata Morenc
mgr Aneta Samotus
mgr Martyna Faber
mgr Paulina Gach
mgr Karolina Jendryczko
mgr Katarzyna Jesse

Sponsorzy Fundacji

<
>
zobacz wszystkich sponsorów