Projekt badawczy
“Przeprowadzenie prac badawczo-rozwojowych we współpracy z jednostką naukową zmierzających do opracowania specjalistycznych zestawów opatrunkowych wspomagających gojenie ran do zastosowań medycznych.”
Projekt dofinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Regionalnego Programu Operacyjnego Województwa Dolnośląskiego 2014-2020
„Przeprowadzenie prac badawczo-rozwojowych we współpracy z jednostką naukową zmierzających do opracowania specjalistycznych zestawów opatrunkowych wspomagających gojenie ran do zastosowań medycznych”
Nr projektu: RPDS.01.02.01-02-0029/20
Oś priorytetowa: 1 „Przedsiębiorstwa i innowacje”
Działanie: 1.2 „Innowacyjne przedsiębiorstwa”
Poddziałanie: 1.2.1 Innowacyjne przedsiębiorstwa – konkurs horyzontalny
Wartość projektu: 4 337 068,99 PLN
Wartość dofinansowania: 3 156 887,28 PLN
Okres realizacji projektu: 01/01/2021 – 30/09/2023
Konsorcjum realizujące projekt:
- KEYMED Sp. z o.o. – Lider Konsorcjum
- Sieć Badawcza Łukasiewicz – PORT Polski Ośrodek Rozwoju Technologii – Członek Konsorcjum
Współpraca
Projekt jest realizowany w ramach konsorcjum z jednostką naukową, jaką jest Sieć Badawcza Łukasiewicz – PORT (Polski Ośrodek Rozwoju Technologii). PORT to sieć specjalistycznych laboratoriów naukowo-badawczych, technologicznych oraz pracowni pomiarowych i specjalistycznych, które są skupione w 4 Centrach Badawczych. Są to: Centrum Inżynierii Materiałowej, Centrum Biotechnologii, Centrum Biomedycyny oraz Centrum Core Facilities. Aktywność naukowo-badawcza ośrodka koncentruje się wokół inżynierii materiałowej i biotechnologii.
Przedmiot
Przedmiotem projektu B+R, realizowanego przez firmę Keymed będzie opracowanie, a następnie wdrożenie nowego produktu, umożliwiającego zaopatrywanie trudno gojących się ran przewlekłych takich jak. np. rany odleżynowe, owrzodzenia stopy cukrzycowej i żylne owrzodzenia nóg oraz rany oparzeniowe i pooperacyjne.
Cel
Celem projektu jest opracowanie zestawu do przygotowania autologicznych opatrunków do leczenia ran o różnej wielkości, dostosowanych do rozległości rany, które umożliwią komfortowe warunki leczenia, przyspieszenie gojenia się ran, redukcję bliznowacenia, minimalizację bólu i uczuleń w przypadku zmiany opatrunków.
Jaki powinien być opatrunek?
Niezależnie od typu rany, uważa się, że optymalny opatrunek powinien przyśpieszać gojenie oraz zapobiegać występowaniu powikłań rany poprzez zapewnienie odpowiedniej wilgotności, pH, wymiany gazowej i termoregulacji oraz kontrolowanego wycieku z rany. Skuteczny, nowoczesny opatrunek powinien również eliminować ryzyko wystąpienia infekcji bakteryjnych oraz reakcji alergicznych. Nie powinien również ograniczać ruchomości stawu, a tym samym musi umożliwiać aktywność fizyczną niezbędną do rehabilitacji. Wszystkie te funkcjonalności zapewnia produkt, który jest planowanym rezultatem niniejszego projektu.
ETAPY PROJEKTU
Poziom gotowości technologicznej: Badania przemysłowe – 1 etap prac badawczych to badania przemysłowe prowadzone w celu opracowania technologii otrzymywania autologicznego opatrunku. Rozpoczynamy prace na III poziomie gotowości technologicznej, ponieważ w przeprowadzonych badaniach pilotażowych potwierdzono analitycznie i eksperymentalnie krytyczne funkcje i koncepcje technologii. Dzięki przeprowadzeniu prac badawczych osiągnięty zostanie poziom VI, zatem na koniec etapu 1 zostaną zweryfikowane wszystkie komponenty produktu i powstanie prototyp pierwszego zestawu do otrzymywania opatrunków autologicznych.
Celem 2 etapu badań jest określenie składu komórkowego, ocena rozpuszczalnych komponentów układu odpornościowego oraz potwierdzenie zachowania struktury fibrynowej w opatrunkach autologicznych uzyskanych przy pomocy opracowanych trzech prototypowych zestawów do otrzymywania opatrunków o różnych wymiarach. Do badań zostanie wykorzystana pełna krew obwodowa pochodząca od zdrowych ochotników. Dla każdego z opracowanych prototypów zestawów planujemy stworzyć osobną grupę badawczą. Jest to spowodowane ilością pobieranego materiału niezbędną do stworzenia zaplanowanych wymiarów każdego z opatrunków autologicznych.
Poziom gotowości technologicznej: Badania przemysłowe – 3 etap prac badawczych to badania przemysłowe prowadzone w celu opracowania technologii otrzymywania dwóch kolejnych prototypów zestawów do otrzymywania opatrunków autologicznych. Wnioskodawca rozpocznie prace na III poziomie gotowości technologicznej, ponieważ wybrane elementy zestawów nie są jeszcze zintegrowane w całość. Dzięki przeprowadzeniu prac badawczych osiągnięty zostanie poziom VI, zatem na koniec Etapu 3 zostaną zweryfikowane wszystkie komponenty produktu i powstaną dwa kolejne prototypy zestawów do otrzymywania opatrunków autologicznych.
Badania rozwojowe prowadzone w celu oceny funkcjonalności i skuteczności trzech prototypowych zestawów do otrzymywania opatrunków autologicznych w procesie gojenia się ran u pacjentów z ranami o różnym podłożu. Wnioskodawca rozpocznie prace na VII poziomie gotowości technologicznej, ponieważ w przeprowadzonych wcześniej badaniach przemysłowych zostały stworzone trzy prototypy zestawów do otrzymywania opatrunków autologicznych. Dzięki przeprowadzeniu prac rozwojowych osiągnięty zostanie IX poziom gotowości technologicznej, zatem na koniec etapu 4 skuteczność pozyskanych opatrunków autologicznych zostanie przetestowana u pacjentów z ranami oparzeniowymi, cukrzycą i współistniejącym z powodu cukrzycy owrzodzeniem oraz u pacjentów z owrzodzeniami żylnymi i tętniczymi.
W ramach projektu zostaną również zrealizowane prace rozwojowe polegające na zwalidowaniu w zakresie skuteczności zestawów opatrunkowych i funkcjonalności w zakresie przyspieszenia gojenia rany. W efekcie realizacji ww. prac, prowadzonych przez przedsiębiorstwo oraz jednostkę naukową, osiągnięty zostanie etap zaawansowania innowacyjnego rozwiązania jakim są specjalistyczne zestawy opatrunkowe pozwalający na jego urynkowienie.
Opis problemu technologicznego
W ostatnich latach nastąpił znaczący rozwój produktów biologicznych opartych na bazie płytek krwi wykorzystywanych do leczenia trudno gojących się ran. Podstawowym komponentem tych produktów są płytki krwi, które odgrywają istotną rolę w regulacji homeostazy i tworzeniu się skrzepu fibrynowego. Ponadto, są odpowiedzialne za aktywację i uwalnianie się ważnych cząsteczek, w tym białek specyficznych dla płytek krwi, czynników wzrostowych, czynników krzepnięcia, cząsteczek adhezyjnych, cytokin, chemokin oraz czynników angiogennych, które uczestniczą w stymulacji proliferacji i aktywacji komórek biorących udział w gojeniu ran, takich jak fibroblasty, neutrofile, makrofagi czy mezenchymalne komórki macierzyste [1].
W naszym projekcie opieramy się na produkcie fibrynowym bogatym w płytki krwi, fibrynę oraz białe komórki krwi zwane fibryną bogatopłytkową (PRF). W literaturze, PRF określana jest również jako L-PRF (leukocytarna-PRF) z uwagi na duże ilości białych krwinek takich jak neutrofile czy makrofagi, które są jednym z pierwszych komórek obecnych w tworzących się ranach [2].
W ramach projektu opracowane zostaną trzy zestawy do otrzymywania różnej wielkości opatrunków autologicznych opartych o fibrynę bogatopłytkową do leczenia trudno gojących się ran. Jak dotąd nie istnieje żaden kompletny produkt do otrzymywania opatrunków autologicznych tj. opatrunków pozyskanych bezpośrednio z krwi pacjenta, który umożliwiałby dobór jego rozmiaru do wielkości rany. Dzięki proponowanemu podejściu opatrunek zapewniałby przykrycie całkowitej powierzchni rany i przyspieszałby proces jej gojenia.
W ramach przeprowadzonych badaniach pilotażowych wykazaliśmy, że w warunkach ambulatoryjnych, przy jednorazowym pobraniu ok. 10 ml krwi pełnej i jej odwirowaniu otrzymujemy mały skrzep fibrynowy, który ma ograniczone zastosowanie w regeneracji tkanek ze względu na swoją wielkość. Uzyskane wymiary wynoszące ok.: 2cm długości x 1cm szerokości x 0,1cm nie pozwalają na całkowite pokrycie i tym samym regenerację dużych i rozległych ran.
Powyższe obserwacje korelują z dostępnym poniżej badaniem, w którym wykazano, iż w wyniku pobrania ok. 10 ml krwi możemy otrzymać mały skrzep fibrynowy do regeneracji tkanek o wymiarach ok. 3,5cm długości x 1cm szerokości x 0,1cm głębokości [3]. W ramach projektu planujemy pozyskać opatrunki autologiczne o większych wymiarach i w tym celu zastosujemy połączenie dwóch frakcji fibryny bogatopłytkowej – fibrynę strukturalną (S-PRF, skrzep fibrynowy) oraz fibrynę komórkową (I-PRF, bogatą w komórki i czynniki wzrostu) otrzymane z krwi pobranej do, dostępnych w ofercie Keymed, probówek o pojemności 10 ml. Tak powstały opatrunek autologiczny zostanie następnie przelany do specjalnie stworzonych pojemników o różnych wymiarach.
Końcowym produktem będą trzy kompletne zestawy do pozyskiwania trzech różnych rozmiarów opatrunków autologicznych do zastosowań ambulatoryjnych. W trakcie trwania projektu przewidujemy opracowanie najbardziej optymalnych warunków otrzymywania S-PRF i I-PRF poprzez m. in. optymalizację parametrów wirowania. Celem powyższych modyfikacji będzie przede wszystkim otrzymanie takich ilości fibryn, które będą odpowiednie do stworzenia opatrunków o założonych wymiarach. Ponadto kluczowym wyznacznikiem jakości opatrunku będzie zachowanie właściwej struktury fibryny, obecność komórek układu odpornościowego oraz cytokin, chemokin i czynników wzrostowych.
Największym wyzwaniem technologicznym będzie zaprojektowanie i wyprodukowanie prototypów specjalnych pojemników do otrzymywania opatrunków autologicznych o założonych wymiarach. Wyzwaniem technologicznym będzie: dobór i określenie składu materiału, z którego pozyskamy pojemniki (np. szkło, medyczna stal nierdzewna). Rodzaj materiału będzie istotnym czynnikiem wpływającym na czas polimeryzacji opatrunku wylanego do stworzonego pojemnika. W przypadku kompletowania gotowego zestawu wyzwaniem technologicznym będzie wybór odpowiednich elementów zestawu i weryfikacja kompatybilności poszczególnych jego części.
[1] F. Eisinger, J. Patzelt, and H. F. Langer, “The Platelet Response to Tissue Injury,” Front. Med., vol. 5, p. 317, 2018.
[2] P. Martin and S. J. Leibovich, “Inflammatory cells during wound repair: the good, the bad and the ugly,” Trends Cell Biol., vol. 15, no. 11, pp. 599–607, 2005.
[3] S. Ghanaati et al., “Advanced platelet-rich fibrin: a new concept for cell-based tissue engineering by means of inflammatory cells.,” J. Oral Implantol., vol. 40, no. 6, pp. 679–689, Dec. 2014.
