Osteoporoza to znana już dziś powszechnie choroba układu kostnego człowieka, charakteryzująca się obniżeniem gęstości tkanki kostnej na skutek zmniejszenia równowagi pomiędzy naturalnymi mechanizmami resorpcji kości i ich odtwarzania przez osteoklasty i osteoblasty. Znaczną grupę pacjentów stanowią kobiety w wieku postmenopauzalnym, ponieważ podstawową i bardzo częstą przyczyną rozwoju choroby są niedobory estrogenów, pośrednio wpływających na funkcjonowanie komórek kościotwórczych.

Najczęściej stosowaną grupą leków w leczeniu osteoporozy są bisfosfoniany, wśród nich alendronian sodu. Doustne lub dożylne podawanie tej substancji wiąże się często jednak z poważnymi skutkami ubocznymi, jak choćby z podrażnieniem układu pokarmowego, chorobami układu krążenia czy nawet ryzykiem chorób nerek. Właśnie dlatego nowe metody terapeutyczne, zwłaszcza umożliwiające miejscowe podanie i lokalne działanie substancji aktywnej są bardzo pożądane.

Materiał umożliwiający miejscową regenerację tkanki opracowała wraz ze współpracownikami Pani dr hab. Joanna Lewandowska – Łańcucka, prof. UJ z Zespołu Nanotechnologii Polimerów i Biomateriałów z Wydziału Chemii. Wynalazek uzyskano poprzez przyłączenie do odpowiednio zaprojektowanej matrycy hydrożelowej krzemionkowo-apatytowych cząstek z załadowanym alendronianem sodu.

Materiał w postaci hydrożelu obok właściwości terapeutycznych charakteryzuje się bioaktywnością polegającą na szybkiej biointegracji materiału z kością i wspomaganiem procesu mineralizacji kości, zwłaszcza w przebiegu zmian o charakterze osteopotycznym. Preparat jest wstrzykiwalny, co umożliwia nieinwazyjne i celowane jego wprowadzenie, w postaci zolu, do ubytku kostnego oraz umożliwia sieciowanie w warunkach fizjologicznych. Materiał wprowadzony w miejsce ubytku żelując utworzy rusztowanie umożliwiające proces regeneracji i będzie jednocześnie pełnił funkcję układu do kontrolowanego dostarczania substancji leczniczej (alendronianu) ograniczając niekorzystne skutki uboczne związane z doustnym/dożylnym podawaniem leku. Istotę działania wynalazku przedstawiono schematycznie na rysunku.
Wynalazek ten jest adresowany do odbudowy/usuwania ubytków kostnych, nie kwalifikujących się do rekonstrukcji inwazyjnymi metodami klasycznymi w tym zwłaszcza osteoporotycznych, dla których aktualnie brak jest alternatywnych rozwiązań.

Rozwijana technologia wpisuje się we współczesne potrzeby inżynierii tkankowej, czyli innowacyjnego podejścia do regeneracji, odbudowy i utrzymania funkcji poszczególnych tkanek. Ze względu na dobrą skalowalność syntezy omawianego hydrożelu oraz wyniki badań  przeprowadzone na ilościach docelowo stosowanych w rzeczywistych procesach terapeutycznych, wynalazek stanowi obiecującą perspektywę miejscowego leczenia ubytków o charakterze osteoporotycznym.

Projekt współfinansowany przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju (NCBR) w ramach programu Tango V, Tango-V-A/0001/2021-00.