Nowatorski biomateriał kompozytowy poprawiający trwałość implantów chirurgicznych opracowuje badaczka z Politechniki Krakowskiej. Jej projekt, realizowany we współpracy z naukowcami z Uniwersytetu Technicznego w Wiedniu, otrzymał finansowanie w ramach konkursu OPUS 24+LAP/Weave.
Projekty badawcze obejmujące współpracę polsko-austriacką były oceniane w oparciu o procedurę Lead Agency Procedure (LAP), w której rolę agencji wiodącej pełniło Narodowe Centrum Nauki, zaś Austrian Science Fund (FWF) zaakceptowało wyniki przeprowadzonej przez NCN oceny.
Laureatką konkursu, w którym naukowcy na wszystkich etapach kariery mogli ubiegać się o finansowanie projektów realizowanych we współpracy międzynarodowej w ramach programu Weave, została dr inż. Agnieszka Tomala z Politechniki Krakowskiej im. Tadeusza Kościuszki. Otrzyma blisko 1,8 mln zł na realizację prowadzonych wspólnie z prof. Carstenem Gachotem z Uniwersytetu Technicznego w Wiedniu badań, których owocem będzie nowatorski biomateriał kompozytowy poprawiający trwałość implantów chirurgicznych.
Wraz z przyspieszającymi przemianami demograficznymi, problemy zdrowotne stają się coraz bardziej dominujące. Jednym ze skutków tego procesu jest notowany wzrost stosowania implantów ortopedycznych. Obecnie są one projektowane tak, aby ich trwałość była jak największa, w rzeczywistości jednak daleko im do doskonałości. Cykliczne obciążenia oraz tarcie prowadzą do ścierania i powstawania cząstek zużycia, których efektem są zapalenia, co w konsekwencji skutkuje uszkodzeniem całego implantu i koniecznością operacji ich usunięcia lub rewizji – tłumaczy badaczka z Katedry Inżynierii Materiałowej na Wydziale Inżynierii Materiałowej i Fizyki Politechniki Krakowskiej.
W ramach jej projektu powstanie nowatorski biomateriał kompozytowy, w skład którego wchodzi tytan i hydroksyapatyt – jeden z głównych składników ludzkiej kości i szkliwa zębów, który znacznie poprawia biokompatybilność i tym samym trwałość implantów chirurgicznych. Nowatorski charakter badań polega na połączeniu laserowej obróbki powierzchni z innowacyjnym dwuwymiarowym materiałem MXene.
Promieniowanie laserowe tworzy dobrze zdefiniowane i uporządkowane małe kieszenie na powierzchni materiału, co dodatkowo otwiera głębokie pory w kompozytach tytanowo-hydroksyapatytowych oraz dodatkowo poprawia transport i wzrost komórek osteogennych w obszarze implantu. Ponadto kieszenie laserowe mogą służyć jako zbiorniki na płyny smarujące zmniejszające tarcie i zużycie zaangażowanych powierzchni – opisuje laureatka konkursu.
W tym konkretnym przypadku środkiem smarującym, poprawiającym charakterystyki tribologiczne, będzie MXene, posiadający warstwowe ułożenie struktur dwuwymiarowych, tworzących morfologię płatkową, które łatwo przesuwają się względem siebie. MXenes składają się zazwyczaj z tytanu i węgla, które posiadają doskonałe właściwości w wielu zastosowaniach technicznych i medycznych.
Takie unikalne połączenie rozwiązań naukowych pozwoli wytworzyć biomateriały implantacyjne nowej generacji o wysokiej jakości i trwałości, minimalizując konieczność operacji ich usunięcia lub rewizji – przekonuje dr inż. Agnieszka Tomala.
MK, źródło: NCN