Bakterie są dla człowieka równie groźne, co niezbędne do życia. W ciele i na nim żyje dziesięciokrotnie więcej bakterii niż jest ludzkich komórek. Drobnoustroje chronią człowieka przed szkodliwymi substancjami, pomagają w trawieniu, a nawet wspierają produkcję witamin. Wciąż jednak łatwiej przypisujemy im cechy negatywne. Niestety, nie bez przyczyny. Bakterie są powodem wielu poważnych schorzeń, w tym zakażenia krwi. Chociaż medycyna nie stoi w miejscu, nie oznacza to, że zagrożenie ze strony bakterii maleje.
Niektóre uodparniają się na antybiotyki, przez co mogą doprowadzić do pogorszenia stanu zdrowia, a nawet do śmierci. Przekłada się to również na straty ekonomiczne, które Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) szacuje na 1,5 mld euro rocznie w samej Unii Europejskiej. Naukowcy z Uniwersytetu Jagiellońskiego wiedzą, jak walczyć nie tylko z bakteriami, ale też z pleśniami. W walce tej na najwyższym stopniu podium stoi nie złoto, lecz srebro.
Stare, ale nowe
— Właściwości antybakteryjne srebra znane są już od starożytności. My jedynie opracowaliśmy sposób wykorzystania tego pierwiastka, tworząc nowy materiał do ochrony powierzchni przed działaniem bakterii i grzybów — mówi dr Anna Ogar, prezes założonej przez krakowskich naukowców spółki HussarTech.
Materiał, który opracowała spółka, to HybriCaps — naukowcom udało się zamknąć biologicznie aktywne srebro w matrycy mineralnej. Takie rozwiązanie zabezpiecza je przed czynnikami zewnętrznymi, dzięki czemu wzbogacony o HybriCaps produkt dłużej wykazuje właściwości antymikrobiotyczne. Wynalazek odróżnia od innych dostępnych na rynku produktów sposób aplikacji. Konkurencyjne rozwiązania polegają na nakładaniu powłok ze srebrem na wybraną powierzchnię. Takie rozwiązanie powoduje, że ich efektywność z czasem słabnie. Materiał krakowskich naukowców jest aplikowany w strukturę produktu, dzięki czemu zachowuje właściwości znacznie dłużej, nawet kiedy powierzchnia ściera się w trakcie użytkowania.
Aby zrozumieć różnicę, wystarczy sobie wyobrazić kawałek plastiku pokryty cienką warstwą substancji biobójczej oraz inny, wzbogacony o HybriCaps. W drugim przypadku nawet uszkodzenia mechaniczne lub zdarcie powierzchni nie ograniczają efektywności rozwiązania — srebro wciąż spełnia swoje zadanie, niszcząc bakterie i grzyby osiadające na plastiku. — Materiał zabezpieczony HybriCaps nie tylko wyklucza ryzyko przenoszenia bakterii i grzybów, ale — uniemożliwiając im osadzanie się na powierzchni produktu — ogranicza także bioderadację materiału — podkreśla dr Maciej Długosz, członek zarządu HussarTech.
Z szuflady do nagrody
Ciekawe pomysły niekiedy rodzą się przypadkiem. Tym razem jednak tak nie było. Spółce HussarTech impuls do prac nad HybriCaps dała współpraca z biznesem. W 2010 r. polsko-japońska spółka joint venture zwróciła się do naukowców z Wydziału Chemii UJ o stworzenie antybakteryjnego dodatku do puchu.
Zadania podjęli się prof. Szczepan Zapotoczny (obecnie również członek zarządu HussarTech) i dr Maciej Długosz. Udało im się opracować odpowiednią technologię, która w 2011 r. została zgłoszona do urzędu patentowego. Przez kolejne dwa lata zespół pracował nad potencjalnymi zastosowaniami dodatku do innych materiałów. Największy postęp nastąpił jednak, kiedy do zespołu dołączyła dr Anna Ogar z Wydziału Biologii i Nauk o Ziemi UJ, która wsparła kolegów w kontaktach z biznesem. — Rozmowy z kolejnymi spółkami uświadomiły nam, że warto rozwijać ten wynalazek.
Zainteresowanie biznesu dodatkowo pobudziła nagroda w plebiscycie Soczewki Focusa 2015, którą otrzymaliśmy w kategorii Innowacje medyczne — opowiada prof. Szczepan Zapotoczny. Nie trzeba było długo czekać, by współpraca z biznesem przyniosła kolejne rezultaty. Zespół naukowców wraz z przedstawicielami Grupy Azoty opracował poliamid z wykorzystaniem technologii HybriCaps, dzięki czemu materiał uzyskał bakteriobójcze i grzybobójcze właściwości. Rozwiązanie nagrodzono złotym medalem na XIX Międzynarodowych Targach Plastpol. Ostatnio spółka jako jedna z pięciu polskich start-upów zakwalifikowała się zaś do finału programu akceleracyjnego MIT Enterprise Forum Poland.
Okiełznać mikroorganizmy
Krakowscy naukowcy przebadali skuteczność swojej technologii na różnych szczepach bakterii i grzybów, m.in. bakterii Staphylococcus aureus i grzyba Aspergillus niger. Infekcje spowodowane przez tę bakterię monitoruje Europejskie Centrum ds. Zapobiegania i Kontroli Chorób, co m.in. wynika z tego, że jest to jeden z mikrorganizmów odpornych na antybiotyki, np. na penicylinę i opracowaną w 1959 r. metycylinę.
Staphylococcus aureus to nic innego jak gronkowiec złocisty, który jest najczęstszym powodem zakażeń ran. Powoduje również m.in. zapalenie szpiku kostnego i kości oraz zapalenie opon mózgowo-rdzeniowych. Według WHO w Unii Europejskiej, Norwegii i Islandii infekcji w trakcie pobytu w szpitalu nabawia się 5-12 proc. pacjentów, z czego co roku bakterie ze szczepów odpornych na antybiotyki wykrywa się u około 400 tys. osób, a z tych średnio 25 tys. umiera w wyniku zakażeń bakteryjnych.
Efekt skali
Materiały zabezpieczone HybriCaps hamują rozwój bakterii i grzybów na powierzchni produktu. Firmę czekają jednak jeszcze badania, które określą, jak długo HybriCaps utrzymuje swoje właściwości w poszczególnych produktach.
— Te badania są elementem rozwoju naszej technologii, jednak najistotniejszym zadaniem dla nas jest utworzenie infrastruktury, która pozwoli na produkcję materiału w skali przemysłowej — wyjaśnia Anna Ogar.
— Jesteśmy w stanie wyprodukować kilka kilogramów materiału, a to zdecydowanie za mało, aby można było przemysłowo wykorzystywać HybriCaps — dodaje Szczepan Zapotoczny. Trzeba stworzyć linię produkcyjną i wydaje się to coraz mniej odległe. Naukowcy zdradzają, że prowadzą zaawansowane rozmowy z polskim inwestorem, ale zainteresowanie rozwiązaniem zgłaszają także firmy zagraniczne.
— Chcielibyśmy rozwijać nasz materiał w Polsce i skupić się na razie na aplikowaniu HybriCaps do wybranych materiałów, czyli tworzyw sztucznych, farb i materiałów lateksowych. Zastosowania opatentowanego rozwiązania są oczywiście znacznie szersze, ponieważ można nim wzbogacać wiele innych materiałów, m.in. włókna i papier. Decyzję o dalszym rozwoju technologii i wykorzystaniu HybriCaps w zastosowaniach medycznych chcielibyśmy jednak podjąć już wspólnie z ewentualnym inwestorem — sumuje Anna Ogar.