Sciencemag.cz
Doporučujeme
Jak fungují magnetické nanočástice a kyselina tříslová.
Mezinárodní tým pod vedením Małgorzaty Świętek z Ústavu makromolekulární chemie AV ČR připravil nanovlákenné membrány pomocí elektrostatického zvlákňování poly(ε‑kaprolaktonu) (PCL) s magnetickými nanočásticemi (MNP) a s p polyfenolem, tj. s kyselinou tříslovou (taninem). Materiál je určen k vyplnění kostních defektů po chirurgickém odstranění nádoru, kde má současně podpořit regeneraci kosti a snížit riziko návratu osteosarkomu. Na výzkumu se významně podíleli také Antonín Brož, Marina Malič a Lucie Bačáková z Fyziologického ústavu AV ČR z Oddělení biomateriálů a tkáňového inženýrství, kteří hodnotili reakci osteosarkomových buněk na nově vyvíjený materiál.
PCL sám o sobě je už dobře známý biokompatibilní a biodegradabilní polymer, nicméně jako kompozit s MNP a kyselinou tříslovou je unikátní kombinací biokompatibilní matrice s bioaktivními komponenty. Nanovlákenný charakter materiálu dovoluje prostup živin a kyslíku, který je důležitý pro úspěšnou kolonizaci materiálu živými buňkami, které následně mohou tvořit novou tkáň. Přítomnost MNP v materiálu ovlivňuje jeho fyzikální i biologické vlastnosti, např. antibakteriální působení. MNP mohou také násobit účinky vnějšího magnetického pole na buňky uvnitř materiálu. Kyselina tříslová je pak čistě bioaktivní prvek kompozitu. Uvolňuje se z materiálu především během prvních hodin po kontaktu s biologickým prostředím a působí antioxidačně, protizánětlivě a také protinádorově. Poměr magnetických částic a kyseliny tříslové lze měnit, a tím řídit jak rychlost degradace materiálu, tak intenzitu jeho biologických účinků.
Účinky na nádorové buňky a hojení kosti
V experimentech na lidské osteosarkomové buněčné linii SAOS‑2 vědci zjistili, že přítomnost kyseliny tříslové v studovaných materiálech snižuje metabolickou aktivitu a množství nádorových buněk, přičemž efekt se zvyšuje s vyšší koncentrací kyseliny tříslové. Zároveň se ukázalo, že v určitém rozmezí koncentrací může kyselina tříslová podporovat osteogenní aktivitu buněk. Materiál tak má potenciál nejen tlumit nádor, ale i podporovat obnovu kostní tkáně. Autoři však upozorňují, že přesné nastavení dávky kyseliny tříslové je zásadní, neboť se jedná o tzv. „dvojsečnou zbraň“. V přítomnosti MNP může totiž kyselina tříslová přispívat k tvorbě reaktivních forem kyslíku namísto jejich eliminace a dlouhodobě zvýšená tvorba těchto forem kyslíku může negativně ovlivnit i zdravé buňky.
Ochrana proti infekci a další kroky výzkumu
Studované kompozity s nejvyšším obsahem kyseliny tříslové (10 %) významně potlačily růst bakterií Enterococcus faecium a Staphylococcus aureus, které se často vyskytují u infekčních komplikací po ortopedických výkonech, a snížily jejich počet o více než 90 % ve srovnání s čistým PCL. U jiných bakteriálních kmenů (např. Klebsiella pneumoniae, Escherichia coli) byla však situace složitější – některé bakterie dokázaly kyselinu tříslovou částečně využít jako zdroj energie, a proto bude nutná další optimalizace. Autoři nyní plánují zkoumat chování těchto magnetických „lešení“ v přítomnosti vnějšího magnetického pole, aby ověřili možnosti cílené terapie a sledování hojení kosti v živém organismu pomocí zobrazovacích technik.
Reference: Hlukhaniuk A., Świętek M., Patsula V., Janoušková O., Brož A., Malić M., Kołodziej A., Wesełucha-Birczyńska A., Hodan J., Slouf M., Tokarz W., Zasońska B., Bystrianský L., Gryndler M., Bačáková L., Horák D.: Electrospun PCL mats modified with magnetic nanoparticles and tannic acid with antibacterial and possible antiosteosarcoma activity for bone tissue engineering and cancer treatment. ACS Biomater Sci Eng 11(7):4315-4330 (2025). doi: 10.1021/acsbiomaterials.5c00116. IF = 5,5.
