Aktualności
Badania
05 Kwietnia
Fot. Dawid Linkowski
Opublikowano: 2022-04-05

Bioaktywne szkła – w poszukiwaniu syntetycznych alternatyw

Nad alternatywnymi materiałami do produkcji kompozytów stosowanych w implantach kostnych pracuje badaczka z Politechniki Gdańskiej. Jej badania mogą się przyczynić do powstania innowacyjnych rozwiązań, które nie będą zakłócać gospodarki biochemicznej w organizmie. 

Materiały, z których obecnie produkuje się implanty kostne, mają w swoim składzie szkła bioaktywne. Są to powszechnie stosowane szkła, tworzone na bazie krzemianu, które dodaje się nawet do niektórych past do zębów. Dzięki nim implanty posiadają właściwości zmuszające kość do regeneracji dokładnie w miejscu, w którym się znajdują. Połowę składu wagowego tych szkieł stanowi tlenek krzemu, a pozostałość to domieszki tlenku fosforu,  wapnia i sodu.

Szkła na bazie krzemianu, które są teraz używane, bardzo wolno ulegają rozpuszczeniu. Jeśli umieścimy ten materiał w miejscu ubytku kości, ma on stymulować kość do wytwarzania hydroksyaptytu, głównego budulca kości i tym samym regeneracji, sam stopniowo ulegając rozpuszczeniu. Klasyczne bioszkło z dużą zawartością krzemu rozpuszcza jednak się zbyt wolno – od roku do nawet kilku lat.  Problemem jest fakt, że krzem to pierwiastek, który występuje naturalnie w organizmie ludzkim tylko w śladowych ilościach. Nie znamy długofalowych konsekwencji utrzymywania się tego pierwiastka w organizmie w dużym stężeniu – tłumaczy dr Natalia Wójcik z Instytutu Nanotechnologii i Inżynierii Materiałowej PG.

Zastąpienie głównej matrycy krzemianowej w produkcji bioszkła matrycą fosforanową powoduje o wiele większy wzrost rozpuszczalności materiału. Co więcej, fosfor występuje u organizmów żywych i jest naturalnym budulcem kości, dlatego jego rozpuszczanie nie będzie obciążaniem, jak w przypadku krzemu. Badaczka z PG pracuje nad materiałami na bazie fosforanów, które osiągną optymalne dla danego ubytku kostnego właściwości rozpuszczania.

Najprościej mówiąc, implant musi się rozpuszczać na tyle wolno, żeby kość zdążyła się zregenerować i na tyle szybko, by w ostatnim etapie regeneracji nie przeszkadzać – wyjaśnia.

W składzie bioszkieł przez nią wytwarzanych i testowanych poza fosforem znajdują się wapń i sód oraz niob i azot. Domieszkowanie niewielką ilością azotu nie powoduje negatywnych skutków dla organizmu, a wpływa na rozpuszczalność. Niob z kolei polepsza właściwości bioaktywne materiału i również wpływa na rozpuszczalność. W kolejnym etapie dr Wójcik rozszerzyła swoje badania in vitro rozpuszczalności bioaktywnych szkieł o magnez i glin. Do tej pory opublikowała cztery artykuły na ten temat. Swoje badania prowadzi we współpracy z ośrodkami naukowymi ze Szwecji, Finlandii i Arabii Saudyjskiej.

Docelowym efektem jej badań ma być kompozyt, z którego można wytwarzać nowoczesne implanty do wypełnień mini ubytków w kościach. Będzie on przyspieszał regenerację kości lub służył za powłokę dla stałych implantów, np. tytanowych.

źródło: PG

Dyskusja (0 komentarzy)