Naukowcy ze Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie pracują nad stworzeniem nowatorskiego opatrunku z dodatkiem grafenu na powierzchowne rany skóry. Na jakim etapie są prace? Czy grafen sprawi, że rany będą goić się lepiej i szybciej? Czy jego właściwości przeciwbakteryjne wystarczą do stworzenia produktu innego niż te dostępne na rynku? Grafen to pojedyncza warstwa atomów węgla ułożonych w kształt przypominający plaster miodu. Posiada unikalne właściwości fizykochemiczne i coraz częściej wykorzystywany jest w badaniach naukowych. W SGGW skupiono się na właściwościach, które mogą być wykorzystywane w procesie gojenia ran skóry. W badaniach wykorzystano jednoatomową warstwę grafenu tzw. monowarstwę. To materiał, który jest bardzo cienki i jednocześnie niezwykle wytrzymały w relacji do swej struktury. Idealnie przylega do różnych powierzchni, między innymi do szkła, co wykorzystał zespół badawczy z SGGW prowadząc badania komórek na tym właśnie materiale powleczonym warstwą grafenu. Jego struktura nie uszkadza komórek jak ma to miejsce w przypadku nanopłatków grafenu, które posiadają ostre krawędzie.
– W naszych badaniach podłożem jest szkło, ponieważ obrazujemy komórki pod mikroskopem – wyjaśnia dr inż. Iwona Lasocka z Katedry Biologii Środowiska Zwierząt Instytutu Nauk o Zwierzętach SGGW. – Przygotowanie preparatu do obserwacji, wymaga jego zamknięcia między dwiema szklanymi powierzchniami. Po wysianiu komórek na szkło pokryte grafenem, obserwujemy co się z nimi dzieje. Jesteśmy w stanie ocenić ich potencjał w procesie gojenia rany w rozumieniu określenia ich żywotności, zdolności do adhezji (przylegania komórek do podłoża) i migracji (przemieszczania się komórek po podłożu), formowania szkieletu komórkowego a nawet aktywności mitochondrialnej (wydolności metabolicznej komórki lub reakcji energetycznych komórki). Badania, które do tej pory zostały przeprowadzone pokazały, że grafen nie jest toksyczny. Zbadano komórki, które są zaangażowane w proces gojenia skóry: fibroblasty, keratynocyty oraz mezenchymalne komórki macierzyste. Te wykorzystywane w badaniach pochodzą z banku komórek ATCC (ang. American Type Culture Collection).

– Teraz badamy makrofagi, czyli komórki układu odpornościowego – mówi dr inż. I. Lasocka. – Komórki te są aktywne w całym okresie gojenia rany, który można podzielić w dużym skrócie na fazę zapalną, proliferacyjną i przebudowy. Każde uszkodzenie tkanek goi się w wyniku reakcji zapalnej, która jest szczególnie nasilona kiedy rana jest zanieczyszczona, czyli mogą tam być obecne czynniki zakaźne, martwe komórki, czy ciała obce. Rana jest czyszczona właśnie przez makrofagi – komórki układu odpornościowego. W efekcie monowarstwa grafenu, po wstępnych badaniach in vitro, może okazać się cennym materiałem do badań na zwierzętach.

Ponieważ grafen ma właściwości przeciwbakteryjne oraz strukturę, która może stanowić rusztowanie, czyli podłoże dla komórek, mógłby być stosowany jako bioopatrunek. Nie byłoby konieczne nakładanie na ranę samego grafenu, a właśnie opatrunku z tym składnikiem, który mógłby spowodować szybsze i lepsze gojenie. Zanim jednak produkt zostanie stworzony i wprowadzony na rynek, musi zostać dokładnie przebadany zarówno pod kątem wpływu na organizm zwierząt, człowieka jak i na środowisko. Naukowcy z SGGW (dr hab. Lidia Szulc-Dąbrowska, prof. SGGW; dr hab. Ewa Skibniewska, prof. SGGW; dr hab. Michał Skibniewski; dr inż. Iwona Lasocka) pracują intensywnie. Badania na komórkach dobiegają końca. Kolejny etap to badania na zwierzętach. Zatem pozostaje czekać na dobrze zapowiadający się efekt ich pracy – nowatorskie opatrunki na rany skóry z dodatkiem przeciwbakteryjnego grafenu.

Anita Kruk, Biuro Promocji SGGW

Konsultacja merytoryczna: dr inż. Iwona Lasocka, Katedra Biologii Środowiska Zwierząt, Instytut Nauk o Zwierzętach SGGW