Drukuj

Biomedyczne zastosowanie wybranych materiałów polimerowych

Jak już wspominano, keratyna może być pozyskiwana z włosów, wełny czy kopyt lub rogów. Metody izolacji opierają się głównie na metodach redukcyjnych, oksydacyjnych i sulfitolizie wiązań dwusiarczkowych. Metody te są wieloetapowe i wymagają zastosowania rozpuszczalników organicznych. W 2008 roku opatentowano metodę otrzymywania mikromateriału białek towarzyszących keratynie (keratin-associated proteins, KAP).
Jest ona oparta jest na połączeniu chemicznej aktywacji i enzymatycznego trawienia naturalnie dostępnych substratów (włosy, sierść, wełna) i może stanowić alternatywę dla obecnie stosowanych metod.
Biomateriały na bazie keratyny wyizolowanej z włosów ludzkich lub wełny, stosowane są w postaci rusztowań (skafoldów), filmów lub hydrożeli (Rys. 1). W zależności od formy znalazły zastosowanie m.in.: jako opatrunki, środki hemostatyczne, a także są stosowane w regeneracji nerwów obwodowych i kości. Znalazły także zastosowanie w hodowlach komórkowych, w regeneracji mięśnia sercowego, rogówki czy jako nośniki leków.
Jednym z intensywnie badanych obszarów w których wykorzystywane są biomateriały na bazie keratyny jest neurologia eksperymentalna, gdzie keratynowe preparaty wyizolowane z włosów ludzkich zastosowano w regeneracji nerwów in vivo.

Zastosowanie biomateriałów na bazie keratyny wyizolowanej z włosów ludzkich

Rys.1. Zastosowanie biomateriałów na bazie keratyny wyizolowanej z włosów ludzkich

Przeprowadzone badania przeprowadzone pokazały, że keratynowe hydrożele stymulowały komórki nerwowe do regeneracji w mysim modelu uszkodzenia nerwu piszczelowego (tibial nerve injury mouse model). W przeprowadzonych badaniach in vitro wykazano, że keratyna wyizolowana z włosów ludzkich zwiększa aktywność komórek Schwanna (obserwowano wzrost proliferacji w stosunku do kontroli). U komórek potraktowanych hydrożelem obserwowano wzrost ekspresji genów niezbędnych dla ważnych funkcji neuronów. Przeprowadzone badania in vivo wykazały, że wypełnienie kanału nerwowego keratynowym hydrożelem, który posłużył jako tymczasowa matryca uczestnicząca w regeneracji aksonów, znacząco poprawiało funkcję uszkodzonego nerwu (w porównaniu do kontroli). Badano też wpływ keratynowego hydrożelu na regenerację rdzenia kręgowego u szczurów na skutek połowiczego uszkodzenia rdzenia kręgowego. Zaobserwowano, że szczury z grupy której podano keratynowy hydrożel szybciej odzyskiwały sprawność ruchową w porównaniu do grypy kontrolnej, której podawano sól fizjologiczną. Badania histopatologiczne bioptatów wykazały, że w grupie leczonej keratynowym hydrożelem blizna glejowa była znacznie mniejsza w porównaniu do kontroli. Co więcej, po upływie 6 tygodni od wystąpienia urazu, w grupie szczurów u których rdzeń potraktowano hydrożelem wykazywał podobieństwo anatomiczne do nieuszkodzonego rdzenia.
Biomateriały na bazie keratyny oprócz zastosowania w regeneracji nerwów są coraz stosowane jako opatrunki zarówno w modelach zwierzęcych jak i u ludzi. Zastosowane opatrunki cechują się niewielką immunogennością, przyspieszają proces gojenia. W 2013 roku na rynku pojawiły się opatrunki na bazie białek keratynowych (Keraplast Technologies) wyizolowanych z wełny nowozelandzkich owiec. Opatrunki te zostały dopuszczone do użytku w USA, Unii Europejskiej, Australii i Nowej Zelandii.