Dr Natalia Wójcik z Politechniki Gdańskiej szuka alternatywnych materiałów do produkcji kompozytów stosowanych w implantach kostnych. Jej badania mogą się przyczynić do powstania w przyszłości nowocześniejszych implantów regenerujących ubytki kostne, które nie będą zakłócać gospodarki biochemicznej w organizmie.
Jak poinformowało PAP we wtorek biuro prasowe Politechniki Gdańskiej, materiały z których obecnie produkuje się implanty kostne mają w swoim składzie szkła bioaktywne. Są to powszechnie stosowane szkła, tworzone na bazie krzemianu, które są dodawane nawet do niektórych past do zębów. Dzięki nim implanty posiadają właściwości zmuszające kość do regeneracji dokładnie w miejscu, w którym się znajdują. 50 proc. 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" - wyjaśnia 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, ponieważ takie są właściwości fosforanów. Co więcej, fosfor występuje u organizmów żywych i jest naturalnym budulcem kości, dlatego jego rozpuszczanie nie będzie obciążaniem, jak w przypadku krzemu.
Dr Wójcik 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" - opisuje.
Jak informuje biuro prasowe PG, w składzie bioszkieł wytwarzanych i testowanych przez badaczkę 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 oraz z pomocą inż. Stefanii Wolff. Docelowym efektem badań miałby być kompozyt z którego można wytwarzać nowoczesne implanty do wypełnień mini ubytków w kościach, który będzie przyspieszał regenerację kości lub służył za powłokę dla stałych implantów, np. tytanowych. (PAP)
Komentarze
[ z 4]
Jest to bardzo ciekawy kierunek badań, którego efekty z pewnością znajdą szerokie zastosowanie w medycynie. Uzupełnianie ubytków kostnych jest bardzo ważne przykładowo w nowotworach, czy też po wypadkach lub urazach, w których doszło do uszkodzenia ciągłości tkanki kostnej na znacznym obszarze. Warto pamiętać, że w przypadku implantów istnieje ryzyko, że nie zostanie on przyjęty przez organizm, dlatego wszelkie dążenia do tego aby to zmienić są ważne. Miejmy nadzieję, że w niedalekiej przyszłości te rozwiązania zostaną wprowadzone do warunków klinicznych i będzie pomagał pacjentom szybciej wracać do zdrowia.
Cieszę się, że tego typu badania są przeprowadzane właśnie w naszym kraju. W Polsce powstaje coraz większa ilość ośrodków badawczych, które często mogą liczyć na spore dofinansowania na prowadzenie badań naukowych. Jeszcze kilka lat temu był z tym spory problem i małe ośrodki pomimo bardzo ciekawych projektów, nie mogły ich realizować właśnie przez barierę finansową. Przykrym faktem było to, że pomimo ogromnej wiedzy naukowców wdrażanie takich projektów było po prostu niemożliwe. Nie ulega wątpliwościom, że pandemia wywołana koronawirusem w znacznym stopniu sprawiła, że badania naukowe się jeszcze ważniejsze.
Coraz częściej udaje się stworzyć biokompatybilne materiały, które mogą zostać wszczepione do naszego organizmu, bez ryzyka powstawania chociażby infekcji i ewentualnego odrzucenia. Medycyna w ostatnich latach w znacznym stopniu uległa rozwojowi, co przyczyniło się do tego, że życie chorych może ulec wydłużeniu w bardzo przyzwoitej jakości. W połączeniu z opracowaniem kompozytów lub materiałów, z których mogą być tworzone implanty w bardzo dużym stopniu rozwija się druk trójwymiarowy, dzięki któremu można w idealny sposób odwzorować brakujący fragment danej tkanki.
Wydaje mi się, że w czasach, w których osteoporoza staje się coraz poważniejszym problemem, możliwość tworzenia zaawansowanych implantów kostnych jest bardzo potrzebna. Po menopauzie ryzyko groźnych złamań znacznie wrasta i często rehabilitacja przebiega bardzo długo, co dla wielu pacjentek jest bardzo problematyczne. Być może opracowanie tego typu implantów sprawi, że problem ten w pewnym stopniu zostanie rozwiązany. Dobrze, że naukowiec z naszego kraju prowadzi badania we współpracy z ośrodkami z innych państw, dzięki czemu szansa na końcowy sukces znacznie wzrasta.