Proteza ręki, szybsza diagnostyka chorób płuc i nowe materiały o właściwościach przeciwzapalnych
Kilkadziesiąt rozwiązań technicznych, w tym ponad 70 wynalazków zgłoszonych do ochrony w Urzędzie Patentowym RP (URPR) , 9 wzorów przemysłowych zarejestrowanych w Urzędzie Unii Europejskiej ds. Własności Intelektualnej (EUIPO) czy 5 wdrożeń przemysłowych – to efekt wynalazczej działalności dr. hab. Andrzeja Swinarewa, prof. UŚ. Współpracując z naukowcami z różnych uczelni, projektuje innowacyjne materiały i bada ich właściwości.
Opatentowane rozwiązania to przede wszystkim związki o właściwościach przeciwzapalnych i przeciwdrobnoustrojowych, które sprawdzą się na przykład w urządzeniach medycznych, sprzęcie sportowym czy przedmiotach codziennego użytku. Do grupy wynalazków, których współautorem jest prof. Andrzej Swinarew, należą rozwiązania mogące przyspieszyć diagnostykę wielu groźnych schorzeń czy służące badaniu sprawności sportowców. Są to również konkretne projekty, takie jak udoskonalone płetwy do pływania czy protezy dla osób po amputacji kończyn.
Prof. Andrzej Swinarew otrzymał w czerwcu 2021 roku państwową odznakę honorową „Za zasługi dla wynalazczości”, przyznaną przez prezesa Rady Ministrów Mateusza Morawieckiego za całokształt działalności wynalazczej. W 2017 roku został wyróżniony tytułem Kawalera Honorowego Medalu Stowarzyszenia Polskich Wynalazców i Racjonalizatorów (SPWiR) im. Tadeusza Sendzimira za osiągnięcia naukowe.
W 2021 roku Urząd Patentowy RP (UPRP) przyznał ochronę patentową kilku kolejnym wynalazkom, których współautorem jest naukowiec związany z UŚ. Dwa wzory przemysłowe zostały zarejestrowane przez EUIPO. Efektem prowadzonych badań jest m.in. ponad 40 zgłoszeń patentowych oczekujących na decyzję UPRP, dotyczących jednego urządzenia wykorzystywanego do ratowania życia pacjentów z ostrą niewydolnością oddechową.
Poniżej prezentujemy opisy trzech rozwiązań, które w tym roku objęte zostały ochroną patentową.
Zaskakujące właściwości kory brzozy | wspólny patent dla UŚ i SUM
W zewnętrznej warstwie kory białych gatunków brzozy znajdują się duże ilości interesującego związku chemicznego o nazwie betulina. Jest to aktywna biologicznie substancja o właściwościach przeciwnowotworowych, przeciwbakteryjnych, przeciwwirusowych czy przeciwzapalnych. Co ciekawe, wykazuje takie działanie już przy bardzo niskim stężeniu, jest przy tym nietoksyczna. Otrzymywana może być przede wszystkim z kory brzozowej, surowca łatwo dostępnego, będącego chociażby produktem ubocznym powstającym w fabrykach papieru.
– W korze brzozy znajduje się od 25 do 30% betuliny. Warto dodać, że proces jej ekstrakcji jest nieskomplikowany i tani, także na skalę przemysłową, co sprawia, że budzi nasze duże zainteresowanie. Widzimy w niej wiele możliwych praktycznych zastosowań nie tylko w medycynie, lecz również w przemyśle – mówi dr hab. Andrzej Swinarew, prof. UŚ, naukowiec z Instytutu Inżynierii Biomedycznej Uniwersytetu Śląskiego w Katowicach.
– Betulina jest przede wszystkim dobrym materiałem wyjściowym, który poddajemy pewnym modyfikacjom chemicznym, aby uzyskać interesujące nas właściwości. Wspólnie z naukowcami ze Śląskiego Uniwersytetu Medycznego w Katowicach postanowiliśmy opracować specjalny polimer termoplastyczny o właściwościach przeciwzapalnych, którego bazą jest właśnie betulina – dodaje.
Jednym z wyzwań okazało się otrzymanie polimeru o wystarczająco wysokim stężeniu betuliny przy zachowaniu jednorodnego charakteru materiału. Dotychczasowe próby kończyły się niepowodzeniem, ponieważ w wyniku syntezy znacząco obniżała się wytrzymałość polimeru m.in. ze względu na liczne ogniska naprężeń. Zespół naukowców, w którym pracuje prof. Andrzej Swinarew, opracował skuteczny sposób takiej syntezy. Dzięki niemu będzie można produkować materiał wytrzymały i jednorodny dla określonego stężenia substancji aktywnej biologicznie, o bardzo dobrych właściwościach przeciwzapalnych. Rozwiązanie zostało objęte ochroną patentową.
Taki produkt mógłby być z powodzeniem wykorzystywany w przemyśle kosmetycznym, spożywczym, odzieżowym, a także w medycynie. Jest doskonałym zamiennikiem tzw. fluoropolimerów wykorzystywanych przede wszystkim w postaci powłok chroniących części aparatury medycznej, maszyn czy łatwych do czyszczenia okładzin. W praktyce istnieje również możliwość dodatkowego wzmocnienia materiału na przykład celulozowymi nanowłóknami, co rozszerzy możliwości jego zastosowania.
– Warto dodać, że wykonane z niego włókna mogą być wykorzystane przez producentów maseczek, które stały się nieodłącznym elementem naszej codzienności. Mamy pewność, że na takiej warstwie nie będą się rozwijały drobnoustroje. Badania wykazały również, że kwas betulinowy uniemożliwia reprodukcję wirusów, dlatego rozwiązanie budzi duże zainteresowanie wśród producentów wyrobów medycznych – podsumowuje współautor patentu.
Autorami wynalazku są naukowcy reprezentujący Uniwersytet Śląski w Katowicach: dr hab. Andrzej Swinarew, prof. UŚ i mgr Jadwiga Gabor, a także Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach: prof. dr hab. n. farm. Stanisław Boryczka, prof. dr hab. n. med. Urszula Mazurek, dr hab. n. biol. Krzysztof Jasik, dr hab. n. med. Joanna Gola, prof. SUM i dr n. med Jarosław Paluch.
Patent, który umożliwi powrót do pełnej aktywności osobom po amputacji ręki
Szansą na powrót do pełnej aktywności po amputacji kończyny są protezy. Jednym z wyzwań może być jednak ich wysoka cena. W związku z tym wciąż poszukuje się nowych rozwiązań, dzięki którym staną się bardziej dostępne. Interesujący układ zaproponowali naukowcy związani z Uniwersytetem Śląskim w Katowicach. Zaprojektowali specjalną modułową protezę ręki umożliwiającą chwytanie przedmiotów o dowolnym kształcie.
Układ może zostać wyprodukowany z użyciem drukarki 3D, co znacząco wpływa na obniżenie jego kosztów. Wyposażony jest w silnik oraz systemy zginania nadgarstka i palców, a także nakładki antypoślizgowe. Może być również rozszerzony o specjalne maty sensoryczne, dzięki czemu stanie się w pełni zautomatyzowany. Zaprojektowana proteza przypomina rękawicę. Choć wydaje się prosta w budowie, składa się z wielu różnych połączonych ze sobą elementów. Dla przykładu kciuk tworzą: dwa paliczki, koniuszek, piny łączące, nakładka antypoślizgowa i ściągacz elastyczny. Dzięki temu zakres ruchu protezy może być szerszy, a sam ruch – bardziej dokładny.
Zastosowane materiały i rozwiązania, które zostały objęte ochroną patentową, sprawiają, że taka proteza jest bardziej dostępna dla osób wymagających rehabilitacji i terapii po amputacji kończyn górnych. Autorami wynalazku są: mgr inż. Karolina Gajos, dr hab. Marian Kupka, prof. UŚ oraz dr hab. Andrzej Swinarew, prof. UŚ.
Patent | Diagnostyka chorób płuc i oskrzeli na podstawie oddechu
W wydychanym przez nas powietrzu znajduje się nie tylko azot, tlen czy dwutlenek węgla, lecz również wiele interesujących lotnych związków, których skład wiele mówi o stanie naszego zdrowia. Wiedzę tę wykorzystali naukowcy reprezentujący trzy katowickie uczelnie, którzy wspólnie opracowali dwa urządzenia służące do pobierania i przechowywania fazy oddechowej człowieka.
– Możliwości ich zastosowania są bardzo duże. Dzięki nim lekarze i pracownicy laboratoriów będą mogli analizować lotne związki organiczne w wydychanym przez pacjentów powietrzu, aby na tej podstawie diagnozować różne schorzenia górnych i dolnych dróg oddechowych – mówi dr hab. Andrzej Swinarew, prof. UŚ, współautor opatentowanych rozwiązań.
Wystarczy przeprowadzić badanie spirometryczne. Pacjent wydycha powietrze przez specjalny ustnik wyposażony w niewielką kostkę z porowatego materiału węglowego. Materiał ten pochłania związki lotne w taki sposób, aby mogły potem zostać poddane analizie.
Pierwsze urządzenie służy pobieraniu i przechowywaniu fazy oddechowej człowieka, natomiast dzięki drugiemu lekarz może dodatkowo zdecydować, która część owej fazy ma być pobrana.
– Na podstawie badania spirometrycznego jesteśmy w stanie obliczyć, w jakich odcinkach czasowych wydychane powietrze pochodzi z górnych, a w jakich z dolnych dróg oddechowych. Dzięki temu ustalamy moment odcięcia źródła powietrza i sprawiamy, że porowaty materiał węglowy zaabsorbuje tylko tę część fazy oddechowej, która nas najbardziej interesuje ze względu na diagnozę – wyjaśnia naukowiec.
Jednym ze schorzeń, które mogą być wykrywane dzięki zastosowaniu opatentowanych urządzeń, jest płucne nadciśnienie tętnicze (PAH). – Dzięki nim można przyspieszyć i ułatwić diagnostykę schorzenia o tak niespecyficznych objawach już na etapie badań przesiewowych – mówi prof. Andrzej Swinarew. Co ważne, to właśnie wczesna diagnoza tej groźnej choroby ma kluczowe znaczenie w procesie jej leczenia i wpływa na poprawę rokowań.
Opatentowane rozwiązania mogą służyć również ocenie stopnia wytrenowania zawodowych pływaków. O ich poziomie świadczy tak zwany wskaźnik maksymalnego poboru tlenu (VO2max). Pomiar tego wskaźnika jest jednak kosztowny i uciążliwy dla sportowca, wymaga również użycia specjalistycznej, zaawansowanej aparatury. Tu z pomocą przychodzą naukowcy. Jak wyjaśnia prof. Andrzej Swinarew, wystarczy przy użyciu opatentowanego urządzenia przeprowadzić prosty test polegający na stopniowym wzroście intensywności wysiłku osoby badanej – aż do momentu, w którym nie jest w stanie kontynuować wykonywanych poleceń lub spełnione zostaną określone fizjologiczne kryteria. Na tej podstawie ocenia się stopień wytrenowania sportowca.
Urządzenia mogą być wykonane z organicznego materiału bakteriostatycznego, dzięki czemu spełniają wszystkie wymagania związane z dopuszczeniem ich do użytku w celach medycznych. Przy zachowaniu odpowiednich procedur obejmujących sterylizację mogą być również wielokrotnie używane.
—
Wynalazek służący do badania lotnych związków organicznych znajdujących się w wydychanym powietrzu w celu diagnozy chorób górnych i dolnych dróg oddechowych, a także ocenie stopnia wytrenowania sportowców, został opracowany przez: dr. hab. Andrzeja Swinarewa, prof. UŚ, mgr Jadwigę Gabor i mgr inż. Klaudię Kubik z Uniwersytetu Śląskiego, przez mgr. inż. Mateusza Przybyłę, prof. dr. hab. n. med. i n. o zdr. Grzegorza Brożka i dr. n. med. Jarosława Palucha ze Śląskiego Uniwersytetu Medycznego w Katowicach, a także przez dr. hab. Arkadiusza Stanulę, prof. AWF z Akademii Wychowania Fizycznego im. Jerzego Kukuczki w Katowicach.
Z kolei urządzenie do selektywnego pobierania i przechowywania fazy oddechowej wykorzystywane przede wszystkim do wczesnej diagnostyki zmian śródmiąższowych w płucach poprzez analizę składu frakcji oskrzelikowo-pęcherzykowej wydychanego powietrza u pacjentów po przebytym zespole ostrej niewydolności oddechowej oraz z podejrzeniem przewlekłych chorób śródmiąższowych płuc zostało zaprojektowane przez: dr. hab. Andrzeja Swinarewa, prof. UŚ, mgr Jadwigę Gabor i mgr inż. Klaudię Kubik z Uniwersytetu Śląskiego w Katowicach, mgr. inż. Mateusza Przybyłę, dr n. med. Ewę Trejnowską, dr. n. med. Szymona Skoczyńskiego, prof. dr. hab. n. med. Adama Barczyka, prof. dr. hab. n. med. i n. o zdr. Grzegorza Brożka, dr. n. med. Jarosława Palucha, dr n. med. Ewę Sozańską oraz dr n. med. Marzenę Trzaskę-Sobczak ze Śląskiego Uniwersytetu Medycznego w Katowicach, a także dr. hab. Arkadiusza Stanulę, prof. AWF z Akademii Wychowania Fizycznego im. Jerzego Kukuczki w Katowicach.
—
