Naukowcy z Polski i Austrii rozpoczęli badania nad opracowaniem nowych biomateriałów kompozytowych. Wynalazek ma posłużyć powstaniu implantów ortopedycznych, które będą trwałe i wysokiej jakości.

Badania nad biomateriałami mają przyczynić się do rzadszego usuwania implantów oraz rewizji. W projekcie bierze udział dr inż. Agnieszka Tomala z Politechniki Krakowskiej wraz z prof. Carstena Gachota z Uniwersytetu Technicznego w Wiedniu.

Cel projektu

Celem projektu jest opracowanie nowatorskiego biomateriału kompozytowego, który będzie charakteryzował się wysoką jakością i trwałością. Materiału będzie zawierał: tytan (Ti), hydroksyapatyt (HAp) oraz innowacyjny dwuwymiarowy nanomateriał MXene.

– MXene, posiada warstwowe ułożenie struktur dwuwymiarowych, tworzących morfologię płatkową, które łatwo przesuwają się względem siebie. MXenes składają się zazwyczaj z tytanu i węgla, które posiadają już udowodnione doskonałe właściwości w wielu zastosowaniach technicznych i medycznych – wyjaśniła dr Tomala.

W swoich badaniach naukowczynie planują wykorzystać nowoczesną technikę.

– Promieniowanie laserowe zostanie wykorzystane do wytworzenia uporządkowanych małych kieszeni na powierzchni materiału. Taka strukturyzacja laserowa otwiera głębokie pory w kompozytach Ti/HAp/MXene, co dodatkowo poprawi transport i wzrost komórek osteogennych w obszarze implantu. Ponadto kieszenie laserowe mogą służyć jako zbiorniki na płyny fizjologiczne smarujące zmniejszające tarcie i zużycie zaangażowanych powierzchni. W tym konkretnym rozwiązaniu środkiem smarującym, poprawiającym charakterystyki tribologiczne będzie MXene – wyjaśnia badaczka.

Nowe technologie

– Nasze badania odpowiadają na wyzwania związane z postępującym się starzeniem społeczeństwa oraz obserwowanym zwiększeniem częstotliwości stosowania implantów ortopedycznych. Dzisiaj implanty są projektowane tak, aby ich trwałość była jak największa, w rzeczywistości jednak są niedoskonałe – opowiedziała dr Agnieszka Tomala.

Jak informują naukowczynie obciążenie oraz tarcie prowadzi do tego, że implanty się ścierają. Dochodzi do powstawania cząsteczek zużycia, które w konsekwencji mogą doprowadzić do zapalenia lub uszkodzenia i usunięcia implantu.

– Konieczna jest zatem osteointegracja biomateriału kompozytowego z kością, co zapobiegnie obluzowaniu się implantu, a tym samym poprawi jego trwałość – dodała fizyczka.

Opracowane biomateriały zostaną poddane ocenie biozgodności in-vitro: kompleksowym badaniom z wykorzystaniem technik hodowli komórkowych, badaniom mikrobiologicznym, prozapalnym, proregeneracyjnym i morfologicznym.

Projekt finansowany jest ze środków NCN w ramach konkursu OPUS 24+ LAP.

Źródło: naukawpolsce.pl