Průlom v diagnostice infekcí kloubních náhrad: Český interdisciplinární tým vyvinul chytré materiály
Ústav makromolekulární chemie AV ČR ve spolupráci s dalšími pracovišti dosáhl významného pokroku v oblasti rané diagnostiky pooperačních komplikací u kloubních náhrad. Byl tak úspěšně uzavřen víceletý projekt, do kterého se pod vedením profesora Davida Jahody z 1. ortopedické kliniky 1.LF a FN Motol zapojili řešitelé z ČVUT, VŠCHT a ÚMCH.
Infekce kloubní náhrady má dramatický dopad na kvalitu života pacienta, funkčnost implantátu a v mnoha případech vede k nutnosti chirurgického zásahu, v nejhorším případě k jeho explantaci. Pooperačními komplikacemi navíc výrazně narůstají finanční náklady léčby. Dostupné metody umožňují diagnostiku zánětu až ve chvíli, kdy je plně rozvinut.
Díky spolupráci čtyř vědeckých oddělení ÚMCH pod vedením Dr. Eleny Tomšík z Oddělení vodivých polymerů byly vyvinuty inovativní polymerní materiály pro včasnou detekci zánětu a bakteriální kolonizace. Tyto materiály jsou klíčovým krokem k vytvoření „inteligentních“ kloubních náhrad, jež mohou pomoci s včasnou detekcí zánětu a infekce, čímž se výrazně zvyšuje šance na úspěšné využití implantátu.
Dr. Elena Tomšík k výsledkům výzkumu uvádí: „Senzor ROS se skládá z vrstvy obsahující komplex porfyrin-kov, která detekuje přítomnost reaktivních forem kyslíku a z biokompatibilní vrstvy zabraňující nežádoucím autoimunitním reakcím příjemce implantátu. Sensor pH, skládající se z vodivých polymerů nanesených na elektrodu z titanové slitiny, byl vyvinut pro potenciometrickou detekci změn pH.“
„Tyto senzory nejen umožňují včasnou detekci infekce, ale také mohou identifikovat typ bakterie způsobující zánět. Jednoduchá konstrukce zároveň umožňuje jejich zabudování přímo do implantátů,“ vysvětluje prof. MUDr. David Jahoda, CSc., vedoucí projektu z Fakultní nemocnice v Motole.
Impulsem pro zahájení výzkumu byl článek prof. Daniela Mateje (spoluřešitel projektu, ČVUT) o „chytrých“ kloubních náhradách v časopise Vesmír. Vedoucí Oddělení nadmolekulárních polymerních systémů ÚMCH prof. Martin Hrubý uvažoval, zda by bylo možné vyvinout polymerní materiály schopné reagovat na specifické známky zánětu. Spolu s kolegy oslovil prof. Davida Jahodu, který se na I. Ortopedické klinice LF UK a FN Motol dlouhodobě věnuje problematice kloubních náhrad, a společně připravili projektovou žádost. Tento ambiciózní návrh získal podporu Ministerstva zdravotnictví v rámci programu na podporu aplikovaného zdravotnického výzkumu v letech 2020–2023. Projekt je vynikajícím příkladem interdisciplinární spolupráce, která efektivně propojuje know-how a expertízu různých výzkumných institucí.
Výsledky projektu byly oceněny prestižní Cenou ministra zdravotnictví za zdravotnický výzkum a vývoj. Slavnostní předání ocenění se uskutečnilo 10. prosince 2024 v Uměleckoprůmyslovém muzeu v Praze. Ministr zdravotnictví, prof. MUDr. Vlastimil Válek, CSc., MBA, EBIR, osobně předal tuto významnou cenu, která podtrhuje mimořádný přínos projektu pro moderní medicínu. Cenu pro ÚMCH převzala hlavní spoluřešitelka Dr. Elena Tomšík, poděkování však patří všem zapojeným kolegyním a kolegům z Oddělení nadmolekulárních polymerních systémů, Oddělení chemie a fyziky povrchů a bio-materiálových rozhraní, Oddělení Morfologie polymerů, Servisní laboratoře biologických modelů a Oddělení vodivých polymerů.
Výsledky práce byly zveřejněny v prestižním v časopise Sensors and Actuators B: Chemical (https://doi.org/10.1016/j.snb.2022.131827).
