Revista >> Martie 2018 [Nr. 202] >> Cercetare & Invatamant superior

UPB cristalizează un centru de excelență în bioinginerie

Bogdan Marchidanu

19 Martie 2018

• Pe drumul tratării tumorilor și al terapiilor individualizate pe pacient

Înfiinţat cu zece ani în urmă, Grupul de cercetare pentru materiale polimerice avansate (Advanced Polymer Materials Group-APMG) din cadrul Universității Politehnica din București (UPB) a intrat într-o etapă de maturizare, potențată de suportul oferit de proiecte de anvergură precum INOVABIOMED și de abordarea unor teme științifice complexe, de ultimă oră. Prof. dr. ing. Horia Iovu, liderul acestui grup și prorectorul UPB, ne-a vorbit despre evoluția, activitatea și planurile echipei, accentuând faptul că Politehnica are resurse valoroase, ce pot transforma bioingineria într-o zonă științifică de excelență a României și într-o platformă pentru lansarea de aplicații medicale deosebite, unele chiar revoluționare.

Cum a apărut ideea creării acestui grup într-un moment în care România de-abia începea să se înveţe cu mecanismele Uniunii Europene?
La acea vreme am participat la câteva conferinţe în străinătate, unde am asistat la mai multe prezentări ale unor colegi de breaslă legate de materiale implicate în tehnologiile de înaltă productivitate, cum ar fi cele din aviaţie sau din microelectronică. Atunci mi-a venit ideea de a constitui un grup în România care să cerceteze materiale pentru tehnologiile de vârf. La acea oră aveam în vedere industrii care acum par oarecum clasice, cum ar fi industria materialelor pentru aviaţie şi industria materialelor de construcţii. După ce am înfiinţat grupul, am început să dezvoltăm în ţară diverse proiecte, pe nişte tematici clare, ce rezolvau necesităţi punctuale, de obicei din industrie. De exemplu, am colaborat pentru realizarea unui material pentru aviaţie pe bază de răşini epoxidice armate cu fibră de carbon. Am realizat nişte structuri de tip sandwich. De asemenea am obţinut nişte adezivi pentru construcţii pe bază de polimeri epoxidici.
Inițial grupul nostru a fost format din opt-nouă persoane și era interesat mai mult de cercetarea din punct de vedere al compoziţiei chimice a materialelor, de proprietăţile fizico-mecanice ale unor materiale noi, etc.

Ce transformări au avut loc în ultima perioadă?
În cei zece ani scurşi de atunci s-a schimbat foarte mult abordarea, deoarece am observat că putem să atacăm subiecte care înainte nu ne erau la îndemână. De ce? Pe de o parte a crescut infrastructura de cercetare a grupului, datorită INOVABIOMED, proiect din fonduri structurale de 16 milioane euro, câştigat cu doi ani în urmă și dedicat dotării cu echipamente moderne, de ultimă generaţie, pentru caracterizarea suprafeţelor biomedicale şi a biomaterialelor. Există însă multe alte proiecte în care noi ne-am orientat către bioinginerie, proces facilitat de intrarea în grup a unor colegi mai tineri, dornici să facă ceva cu impact social, în special în zona aplicaţiilor medicale. Pe de altă parte, am observat că proiectele internaţionale nu mai pot fi câştigate cu abordări clasice. Trebuie să existe o abordare clară de bioinginerie, cu aplicaţii în domeniul bio şi cu finanţări corespunzătoare. Astăzi grupul are 21 de persoane, din care 19 se ocupă doar de materiale cu aplicaţii în bioinginerie. Au rămas doar două persoane care încă au o abordare tradiţională, pe materiale clasice.

Cum vă explicaţi apariţia în timp relativ scurt a unui grup mare de tineri cu idei legate de aplicaţii precum bioingineria?
Aceşti tineri au efectuat stagii de specializare în străinătate. Sunt tineri cu doctorate realizate complet sau parţial în străinătate, fie pe fondurile structurale europene, fie pe diverse burse de mobilitate. Ei au observat că spre această zonă se îndreaptă domeniul ştiinţei materialelor şi mai ales cel al materialelor polimerice. Şi atunci au dorit să facă şi aici ceea ce au învăţat acolo. Pentru români a însemnat enorm posibilitatea de a studia şi chiar de a lucra într-o universitate din străinătate. Unii au revenit în România cu idei noi, dornici să le aplice în ţară. Noi practic abordăm acum acelaşi spectru de probleme ca orice mare universitate din afara ţării.

Revenind la grupul curent de lucru, cum este structurat?
Întreg grupul lucrează la aplicaţii de materiale pentru bioinginerie, însă aceste aplicaţii sunt extrem de diverse. Există un subgrup care lucrează la biomateriale bazate pe structuri carbonice. E foarte interesant că unii membri ai grupului nu şi-au abandonat preocupările tradiţionale legate de fibrele de carbon, însă le-au dus spre bioinginerie. Ei realizează astăzi, de exemplu, din fibre de carbon şi materiale plastice nişte materiale compozite cu aplicaţii deosebite în dispozitive medicale și își propun să creeze dispozitive medicale noi. Vă dau un exemplu: orice persoană care îşi face actualmente un RMN se întinde pe o canapea, iar materialul acestei canapele este un material compozit. Ei bine, noi încercăm să generăm materiale soft pentru astfel de canapele, care să fie cât mai confortabile, capabile să se muleze şi să se adapteze pe pacient în funcţie de anatomia acestuia. Este vorba de un material cu fibre de carbon, pentru rezistenţă, combinat cu polimeri care să-i confere acea maleabilitate necesară.

Studiul grafenelor, o preocupare prioritară
Majoritatea colegilor mei se ocupă astăzi de materiale carbonice cu aplicaţii în diverse terapii. Preocupările pentru utilizarea grafenelor ocupă un loc special. Grafenele au apărut ca sisteme cu eliberare controlată pentru medicină doar cu câţiva ani în urmă și reprezintă un material cu suprafaţă specifică foarte mare, care poate absorbi o cantitate foarte mare de medicament. Odată absorbit medicamentul, grafena poate fi introdusă în organism pe diverse căi pentru a ajunge ţintit la locul unei tumori canceroase, unde va elibera medicamentul. Acum lucrăm la modificarea grafenelor pe suprafaţa specifică în două scopuri: pe de o parte vrem să putem duce mai mult medicament în organism, pe de altă parte vrem să putem controla eliberarea medicamentului într-un timp mai îndelungat: luni sau chiar ani de zile, devenind astfel un antiodot pentru situația în care tumoarea revine în organism. Astăzi există terapii foarte moderne care folosesc grafene, cum ar fi terapia fototermală, bazată pe un material capabil să absoarbă radiaţii dintr-un anumit spectru al luminii, pe care îl transformă apoi în căldură, cu ajutorul căreia se arde tumoarea. Noi folosim grafena ca suport pentru aceste substanţe fototermale. Este o terapie foarte nouă, care încă depinde de definitivarea cercetărilor legate de aceste materiale de suport.

Sunt astfel de cercetări ajunse şi în faza aplicaţiilor experimentale?
În întreaga lume s-a ajuns la o asemenea fază. Noi avem câteva noutăţi aici: tratăm suprafaţa grafenei cu nişte agenţi destinați să fixeze cu eficienţă mult mai mare substanţele fototermice. De asemenea, ne gândim la dezvoltarea unei metode noi în medicină, numită bioterapia cu proteine. Faţă de chimioterapie are un avantaj major: nu dă efectele secundare binecunoscute, iar eficienţa este mult mai mare. Aceste proteine sunt ca nişte pasageri care se urcă în vehiculul numit grafenă, iar vehiculul transportă pasagerii la tumoare. Odată ajunse acolo, proteinele sunt debarcate şi proteinele reuşesc să penetreze peretele celular al tumorii. Aici cercetările noastre sunt legate de stabilirea cantităţilor de proteine care pot fi absorbite pe suprafaţa grafenelor modificate.
În fine, un alt subgrup al nostru abordează terapia fotodinamică, o altă terapie extrem de recentă în lupta anti-cancer. Practic, pe suprafaţa grafenei se implementează nişte agenţi de tip fotosenzori. Aceşti agenţi sunt iradiaţi dinafară, iar prin iradiere ei vor produce un efect citotoxic asupra tumorii. Mai exact, vor produce o specie de oxigen cu rol de anihilare a celulei canceroase. Această terapie fotodinamică poate fi combinată cu terapia fototermală şi atunci putem împuşca doi iepuri dintr-o dată.

De unde ştiu aceşti agenţi să se oprească doar la celulele canceroase?
Aceasta este o altă zonă de cercetare la care lucrăm, pentru a crește eficienţa terapiilor medicale curente. Sper ca în curând să putem avea o platformă integrată în care să facem simultan diagnosticarea şi evaluarea posibilităţilor terapeutice pentru fiecare individ. Revoluţionar în tot acest ecosistem al grafenelor este faptul că el va permite terapii individualizate pe pacient în locul actualelor terapii genetice. Este un obiectiv extrem de ambiţios la care ne-am angajat, susținuți acum enorm şi de echipamentele unicat în România pe care le avem la dispoziţie.
Gama de aplicabilitate a cercetărilor se extinde şi la terapii destinate bolilor non-canceroase. Există un subgrup care se ocupă de aplicaţii în ingineria tisulară. Regenerarea ţesuturilor este în mod clar în atenţia noastră, pe baza acestor materiale noi.

Aţi început să fiţi căutat de zona aplicativă, de exemplu de spitale, pentru aplicarea cercetărilor dumneavoastră?
Da. În ultima vreme am început să fim căutaţi de astfel de entităţi pe teme punctuale. De exemplu, Spitalul ORL din Bucureşti îşi doreşte nişte implanturi cu destinaţii speciale, în zona ORL. Singura problemă este că normele din domeniul medical obligă la testarea acestor materiale pe animale, teste ce se dovedesc foarte costisitoare.