Projekti / Programi
Razvoj funkcionalnih tekstilij za nego diabetičnega stopala (malum perforans)
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.14.02 |
Tehnika |
Tekstilstvo in usnjarstvo |
Tekstilna kemija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| T390 |
Tehnološke vede |
Polimerska tehnologija, biopolimeri |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.05 |
Tehniške in tehnološke vede |
Materiali |
medicinske tekstilije, kronične rane, diabetično stopalo, konžni probiotiki, elektro predenje, razvoj prediva nove generacije
Raziskovalci (27)
Organizacije (5)
Povzetek
Diabetes je pomemben dejavnik v slabšanju stanja javnega zdravstva v Evropi in svetu. Letno za diabetesom na novo zboli okoli 0,5% svetovne populacije. Posebej travmatizirani so pacienti, pri katerih je diabetes dosegel stopnjo pojavljanja komplikacij na stopalih, ki so posledica okrnjene preskrbe s krvjo. V zadnjih letih se veliko dela na preventivnih ukrepih, ki bi preprečili oz. oddaljili pojav teh komplikacij. Smernice razvoja novih izdelkov so selektivnost protimikrobnega učinka, ugodno delovanje na krvni obtok izpostavljenega dela idr. Kljub temu, da je bilo v preteklih letih veliko narejenega na področju specifične protimikrobnosti, pa niti v literaturi ni zaslediti navedb o raziskavah profilakse teh zapletov. Naseljevanje želenih bakterijskih sevov za preprečevanje rasti patoloških bakterij je torej povsem nov tudi na raziskovalnem področju.
Posledica diabetesa je tudi pomanjkanje ustreznega imunološkega odziva kože pacientov, s čemer se zmanjša njena odpornost za naseljevanje neželenih mikroorganizmov. Pri diabetičnih pacientih je znano, da aerobne Gram-pozitivne bakterije najbolje izkoristijo pomanjkanje te kožne obrambe. Imunski sistem kože se je proti invaziji patoloških bakterij v globlje ležeča tkiva sposoben braniti s pomočjo koži lastnih bakterijskih sevov na dva načina: s prirojenim načinom ter prilagodljivo. Znano je, da Staphylococcus epidermidis, Propionibacterium acnae, Corynebacterium jeijkeium in Pseudomonas aeruginosa lahko sodelujejo z naravnim imunskim odzivom kože. Pri takšnem sodelovanju se sintetizirajo protimikrobne snovi in snovi, ki preprečujejo kolonizacijo kože s patološkimi bakterijskimi sevi kot je Staphylococcus aureus (1; glej prilogo 1). Zaradi omenjenega lahko koži lastne bakterijske seve za aktivno preprečevanje naselitve patoloških mikrobov označujemo kot kožne probiotike.
Skladno s trendi razvoja novih izdelkov za oskrbo diabetičnega stopala, je osnovni namen projekta pripraviti nove tekstilne materiale za uporabo v profilaksi pri pacientih z diabetesom. Razvili bomo postopek specifičnega nano-oplaščanja tekstilnih vlaken, iz katerih bodo pripravljeni končni tekstilni izdelki (na primer nogavice) za profilaktično oskrbo. Aplikacija nogavice bo preventivno delovala proti pojavu ulkusov na stopalu preko modulacije imunskega odziva kože in s tem preprečila poselitev kože s patološkimi bakterijskimi sevi. Medicinske tekstilije z ustreznimi lastnostmi bomo oblikovali kot pletivo iz različnih predivnih in filamentnih prej. Raziskava vpliva vrste in tipa vlaken ter konstrukcije preje na postopek funkcionalizacije bo pomembno prispevala k oblikovanju učinkovitega in udobnega izdelka. Nano-oplaščenje tekstilije bomo izvedli z s postopkom elektropredenja. Skrbno načrtovano oblikovanje nanovlaken za oplaščanje bo omogočilo vgradnjo oz. pripenjanje koristnih bakterijskih sevov. Študij vpliva vrste polimera in procesnih pogojev pri postopku elektropredenja na nastanek nano-plašča bo omogočil ustrezno opredenje filamentne in predivne preje oziroma oblikovanje sloja funkcionalnih nanovlaken na pletivu. Razvoj prej bo potekal v sodelovanju z industrijskim partnerjem, ki na tem področju načrtuje nove produkte visoke dodane vrednosti.
Za doseganje učinkovitejše bio-funkcionalizacije vlaken, bomo uporabili sodobne postopke obdelave vlaken. S plazemsko obdelavo bomo dosegli izboljšano oprijemanje nanovlaken. Slednje je nujno, saj je industrijska izdelava prej agresiven postopek, ki lahko uniči nano-plašč na vlaknih. S postopkom obdelave bomo tudi povečali stabilnost oplaščenih vlaken in tako povečali njihovo trajnost.
Največji doprinos projekta bo gotovo postopek transplantacije in vgradnje koristnih bakterijskih sevov s kože zdravih ljudi v izdelek za profilaktično oskrbo diabetičnega stopala. Ta postopek bo potekal pod skrbno nadzorovanimi pogoji, izolirani bakterijski sevi pa bodo liofilizirani in vgrajeni v nano-oplaščena vlakna na podlagi njihovih fizikalno-kemijskih lastnosti.
Pomen za razvoj znanosti
V sklopu projekta smo tekom razvoja inovativnega funkcionalnega terapevtskega materiala prispevali k obogatitvi temeljnega znanja na področju modifikacije in analize bakterijskih celic (vpliv na površinske lastnosti in sposobnost vezave), spremljanja uspešnosti vezave bakterijskih celic na vlaknat material (uvajanje novih analiznih metod), razvoja večfunkcionalnih nanovlaknatih materialov (senzorski materiali, materiali za lajšanje bolečin in celjenje ran, materiali z antioksidativno sposobnostjo) uporabnih v medicinske namene. Modifikacijo površine bakterijskih celic smo dosegli z vezavo polielektrolitskih polimerov, s čemer nismo vplivali na njihovo viabilnost in sposobnost razraščanja. Tekom projekta smo razvili analizni postopek določanja površinskega naboja bakterijskih celic in razvili izvirni znanstveni pristop spremljanja razgradnje nanovlaknatega sloja s sofisticirano QCM-D tehniko, kjer smo razvili ustrezni nosilec QCM kristala za potrebe analize. Z razvito tehnologijo in inovativnim pristopom oblikovanja funkcionalnega materiala omogočamo prenos znanja na številne druge profilaktične načine zdravljenja zapletov povezanih s kožo. Rezultate tega projekta smo objavili v 9-ih izvirnih znanstvenih člankih v mednarodnih revijah, v štirih patentih oz. patentnih prijavah in v 20-ih prispevkih na mednarodnih konferencah, kar predstavlja pomemben izvirni znanstveni doprinos tako na slovenskem kot mednarodnem raziskovalnem področju. Na tak način smo predstavili rezultate širši raziskovalni srenji ter izmenjali izkušnje in ideje s tujimi strokovnjaki na področju funkcionalizacije vlaknotvornih polimernih materialov za medicinske namene, ter dolgoročno povečali možnost vključevanja v različne bilateralne projekte in raziskovalne projekte EU. Projektni partnerji so v času trajanja projekta uspešno prijavili 2 ARRS projekta, kjer se bo dodatno nadgradilo znanje na področju interakcij med bakterijskimi celicami in vlaknotvornim materialom in uspešno prijavili nacionalni projekt v sklopu Strategije pametne specializacije skupaj z industrijskim partnerjem Predilnica Litija na področju krožnega gospodarstva – CEL.KROG.
Pomen za razvoj Slovenije
Za trajnostni družbeno-ekonomski razvoj Slovenije je nujno potrebna ohranitev dela visoko tehnološke in inovativne industrije. Za dosego tega cilja je potrebno poglobljeno sodelovanje različnih raziskovalnih skupin z univerz, inštitutov in industrije, od katerih se je vsaka že izkazala z bogato ekspertizo na svojem področju. Le tako lahko pričakujemo potencialno mreženje industrijskih partnerjev, kar bo olajšalo slovenski industriji preboj na globalna tržišča. Z razvojem inovativnih tekstilno tehničnih materialov, ki temeljijo na popolnoma novem konceptu bakterijske funkcionalizacije, ki na tekstilni substrat še ni bila izvedena, se nudijo široke možnosti za slovenskega proizvajalca prej in pletiv, prav tako pa za farmacevtsko industrijo. Razviti prototipi predstavljajo možnost izdelave tekstilnih izdelkov z visoko dodano vrednostjo in s tem tržno zanimiv proizvod za slovensko tekstilno industrijo. Prav tako se z uporabo okolju prijaznih tehnologij, kot je tehnologija oblikovanja nanavlaken – elektropredenj in plazemska tehnologija modifikacije površine, poveča skrb za okolje in zmanjšanje energije. S tem omogočamo industrijskemu partnerju prodor na popolnoma nova področja izdelkov. Pridobljeni rezultati in spoznanja predstavljajo osnovo za razvoj novih tekstilnih izdelkov za preventivno oskrbo diabetične rane, s čemer bomo povežali tudi kvaliteto življenja pacientov z diabetesom, katerih število letno narašča za kar 0,5% na svetovni ravni. Vzpostavljena je bila tudi odlična osnova za nadaljnji razvoj izdelkov za medicinsko rabo med slovenskimi raziskovalnimi inštituti in industrijo. Prenos znanja, ki smo ga pridobili v sklopu projekta, je potekal na različnih nivojih (promocija, informiranje, sodelovanje, povečanje zavedanja) in je bil namenjen različnim skupinam: znanstveni skupnosti, potencialnim industrijskim uporabnikom, zainteresiranim porabnikom, itd.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2013,
2014,
2015,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2013,
2014,
2015,
zaključno poročilo
