Niektóre bakterie w warunkach stresu zaczynają produkować... plastik. Takie tworzywo - wcale nie sztuczne - w miarę szybko rozkłada się w środowisku a na dodatek jest biozgodne. Można więc wykorzystać je do produkcji opatrunków czy pokrywać nim implanty.- Badam bioplastik produkowany przez bakterie - opowiada w rozmowie z PAP mikrobiolog dr Maciej Guzik z Instytutu Katalizy i Fizykochemii Powierzchni PAN w Krakowie.
Wyjaśnia, że znamy już ponad 150 gatunków bakterii, które w warunkach stresu wytwarzają polimer przypominający plastik.
- Tak jak misie na zimę odkładają tłuszcz, tak te bakterie, kiedy nadchodzą trudne czasy, odkładają bioplastik. To są dla nich zapasy węgla i energii - mówi dr Guzik. - Kiedy popatrzymy na taką bakterię pod mikroskopem, widzimy w jej wnętrzu perełki. To jest właśnie bioplastik. Takie granulki mogą stanowić nawet 90 proc. masy bakterii - dodaje mikrobiolog.
Jego zespół skupia się na badaniu elastycznych biopolimerów, a szczególnie PHA (polihydroksyalkanianów). Jedna z podgrup PHA ma właściwości podobne do polietylenu. A z polietylenu tworzone są np. opakowania foliowe czy żyłki wędkarskie.
Plastik z bakterii jest biodegradowalny. W środowisku naturalnym szybko się więc rozkłada. - Jeśli nasz bioplastik trafi na kompost, gdzie jest wilgoć i ciepło, zostanie rozłożony na dwutlenek węgla i wodę już po trzech miesiącach. Jego kolejną supercechą jest biozgodność - opisuje dr Guzik.
I wyjaśnia, że ludzki organizm sprawnie radzi sobie z "cięciem" tych polimerów na małe fragmenty - są dla nas zupełnie niegroźne. Cząsteczkę polimeru można bowiem porównać do długiego łańcucha. Okazuje się, że ogniwami takiego łańcucha są w przypadku bioplastików (np. PHA) kwasy tłuszczowe. Te same kwasy tłuszczowe, które wchodzą w skład naszego pokarmu i tworzą tłuszcze. Kiedy więc organizm zetknie się z takim biopolimerem, stopniowo odcina od niego kolejne ogniwa i po prostu się nimi odżywia - przetwarza je na energię.
Dr Guzik chce używać biopolimerów w zastosowaniach medycznych. Materiał świetnie spisze się w opatrunkach, które przyspieszałyby proces gojenia. Chodzi zwłaszcza o leczenie rozległych ran. Z polimerowej siateczki - czy też pianki - zrobiona byłaby tylko dolna część opatrunku przylegająca do rany. Ta część opatrunku nie musiałaby być zmieniana.
- Nasz biopolimer pozostawałby w ranie i odżywiał komórki dookoła. A skóra dzięki niemu szybciej by odrastała. Właśnie tworzymy taki opatrunek - wyjaśnia mikrobiolog. I dodaje, że organizm z czasem samodzielnie pozbyłby się resztek opatrunku.
Poza tym polski opatrunek mógłby też pełnić dodatkowe funkcje - np. stopniowo uwalniałby do rany leki: antybiotyki czy środki przeciwzapalne. Rana byłaby więc dodatkowo zabezpieczona przez zakażeniem i zapaleniem.
Dr Guzik podkreśla, że jego zespół chciałby też produkować opatrunki na zamówienie. Opatrunek zawierałby więc leki dobrane specjalnie dla konkretnego pacjenta. - Jeśli będziemy mieć już dopracowany proces, przygotowanie takiego wyjątkowego opatrunku zajęłoby nam pewnie jeden dzień - zakłada naukowiec.
Zespół z krakowskiego instytutu pracuje też nad zastosowaniem bioplastiku w implantach - np. kości. - Powlekamy ceramiczne implanty warstwą naszego bioplastiku. I na tę warstwę w przyszłości będziemy nanosić wyizolowane komórki kości pacjenta. Taki implant wszczepiany będzie pacjentowi - opowiada naukowiec. Wyjaśnia, że dzięki temu organizm zyskuje więcej czasu na "przyzwyczajenie się" do implantu. A ryzyko odrzutu maleje.
Dr Guzik prowadzi badania nad zastosowaniem bioplastików w medycynie dzięki grantowi LIDER z Narodowego Centrum Badań i Rozwoju.
Ludwika Tomala
PAP - Nauka w Polsce
