Zastąpią ubytki kości i przyspieszą ich regenerację. Nowe cementy kostne
Zastąpią ubytki kości i przyspieszą ich regenerację. Nowe cementy kostne
Spis treści
Wstrzykiwalne, bardziej skuteczne i aktywnie wspomagające odbudowę tkanek cementy kostne są opracowywane przez zespół naukowców i studentów Politechniki Gdańskiej. Wynalazki zgłoszono już do ochrony patentowej. Teraz badacze pracują nad kolejnymi ulepszeniami otrzymywanych cementów pod kątem ich innowacyjności.
Cementy kostne do zastosowań medycznych – czyli samoutwardzalne substytuty kości – to zwykle biomateriały składające się z proszku i płynu. Zmieszane tworzą pastę, która po zaaplikowaniu do organizmu twardnieje w wyniku specyficznej reakcji chemicznej. W medycynie stosuje się obecnie cementy polimerowe (głównie na bazie polimetakrylanu metylu) i ceramiczne (zwykle na bazie fosforanów wapnia), przy czym pierwsze nie są bioaktywne, a więc nie tworzą stabilnego biopołączenia z tkanką kostną i nie sprzyjają regeneracji, a drugie mają słabe właściwości mechaniczne i są trudne w aplikacji. Młodzi naukowcy z Politechniki Gdańskiej pracują nad alternatywnymi materiałami pozbawionymi tych ograniczeń.
– Już dziś możemy zaproponować nowe rozwiązania w aspekcie wstrzykiwalnych biokompozytowych cementów kostnych, które opracowaliśmy na bazie fosforanu magnezu i wzbogaciliśmy różnymi hydrożelami. Nasze cementy wyróżniają się poprawionymi właściwościami użytkowymi i obniżoną kruchością, dzięki czemu posiadają znaczący potencjał do odbudowy kości. Aplikowane w minimalnie inwazyjnych zabiegach chirurgicznych powinny sprostać wymaganiom współczesnej medycyny – mówi dr inż. Marcin Wekwejt z Zakładu Technologii Biomateriałów na Wydziale Inżynierii Mechanicznej i Okrętownictwa PG, kierownik badań.
Uzupełnianie ubytków i szybsza regeneracja
Prowadzone obecnie prace naukowe koncentrują się na dalszej optymalizacji biofunkcjonalności tworzonych cementów kostnych. Celem zespołu badawczego jest uzyskanie bardziej biomimetycznego materiału o zwiększonej wytrzymałości mechanicznej (potencjalnie wykazującego również tzw. pseudoplastyczność), a także takiego, który posiada właściwości fizyko-chemiczne dopasowane do konkretnych zastosowań medycznych.
– Podjęliśmy wyzwanie opracowania cementu podwójnie wiążącego, który powstaje w wyniku dwóch „sterowalnych” i zachodzących jednocześnie reakcji utwardzania: ceramicznej (hydratacji) i polimerowej (sieciowania), aby można dodatkowo dostosować tempo utwardzania pod dany zabieg chirurgiczny dla jeszcze łatwiejszej i bezpieczniejszej aplikacji materiału – mówi dr inż. Marcin Wekwejt. – Dążymy do tego, by nasze cementy w sposób odpowiedni ulegały pełnej biodegradacji po implantacji i wykazywały jak najkorzystniejsze właściwości biologiczne. Oznacza to również, że materiał, poprzez uwalnianie bioaktywnych jonów, ma wspomagać namnażanie komórek kostnych oraz sprzyjać tworzeniu stabilnego wiązania z organizmem człowieka, przyczyniając się do skutecznej regeneracji kości.
Zaproponowane cementy mają znaleźć szerokie zastosowanie w medycynie – m.in. przy różnego rodzaju złamaniach, osteoporozie, periimplantitis oraz przy ubytkach kostnych po resekcji nowotworów.
Studencki wkład w projekt badawczy
Badania nad ceramicznym cementem kostnym, który stanowi główny komponent przyszłych biomateriałów, zespół badawczy pod kierunkiem dr. inż. Marcina Wekwejta rozpoczął od realizacji projektu pt. ,,Opracowanie nowego cementu kostnego na bazie fosforanu magnezu dedykowanego jako degradowalny substytut kości” z programu Technetium, w który zaangażowani zostali również studenci. Badacze przeanalizowali różne parametry technologiczne i ich wpływ na końcowe właściwości tego materiału. Efektem ich pracy była autorska technologia otrzymywania cementu ceramicznego, którą zgłoszono do ochrony patentowej.
W kolejnym projekcie pt. ,,Opracowanie nowego wstrzykiwalnego ceramiczno-polimerowego cementu kostnego” realizowanym z programu Plutonium młodzi naukowcy wraz ze studentami kontynuowali prace, modyfikując cement poprzez dodatek różnych polimerów, w większości naturalnego pochodzenia, aby poprawić właściwości użytkowe materiału.
– Wszczęliśmy już procedury patentowe na trzy proponowane technologie naszych cementów, a efekty pierwszych badań naukowych zostały już opublikowane. Praca ta powstała dzięki nawiązanej współpracy z Instytutem Materiałów Funkcjonalnych w Medycynie i Stomatologii Uniwersytetu w Würzburgu i dotyczy zastosowania w cemencie fosforanowo-magnezowym komponentu hydrożelowego na bazie poli(HEMA). Projekt trwa i z każdym kolejnym etapem przybywa coraz więcej obiecujących wyników. Dzięki temu już teraz przygotowujemy następne wnioski patentowe oraz publikacje naukowe – mówi dr inż. Marcin Wekwejt.
Zespoły badawcze
W prace badawcze zaangażowani są studenci z międzywydziałowego Koła Naukowego Materiały w Medycynie (Wydział Chemiczny, Wydział Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej i Wydział Inżynierii Mechanicznej i Okrętownictwa).
Technetium: inż. Maja Matuszewska, inż. Gabriela Grudzień, inż. Marta Niedbała, Maryia Khamenka, Magdalena Górecka, mgr inż. Maciej Mielnikow.
Plutonium: Maryia Khamenka, Magdalena Górecka, mgr inż. Monika Wojtala, Anna Melnyk, inż. Klaudia Piwko, mgr inż. Rafał Jesiołkiewicz.
Ponadto, projekt Plutonium realizowany jest w ramach współpracy międzyuczelnianej: z dr hab. Justyną Kozłowską, prof. UMK z Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu, która odpowiada za aspekty chemiczne, dr hab. Anną Ronowską z Gdańskiego Uniwersytetu Medycznego, odpowiedzialną za aspekty biologiczne i prof. Uwe Gbureck’iem, specjalistą od cementów ceramicznych z Uniwersytetu w Würzburgu, a także we współpracy międzywydziałowej PG z dr hab. inż. Aleksandrą Mielewczyk-Gryń, prof. PG z Zakładu Ceramiki na WTiMS.
Dodajmy, że członkowie zespołu badawczego odnoszą już pierwsze sukcesy. Mgr inż. Rafał Jesiołkiewicz zajął drugie miejsce w konkursie na najlepszy plakat naukowy na konferencji Nano(&)Biomateriały 2023, a jedna z koncepcji badawczych projektu w ramach programu Plutonium, czyli ,,cement kostny na bazie modyfikowanego hydrożelem alginianowym fosforanu magnezu” została wyróżniona w ogólnopolskim konkursie StRuNa-SCIENCE2023 i zdobyła pierwsze miejsce w kategorii projekt naukowy w plebiscycie Złote Lwiątka.
– Według piśmiennictwa, po usunięcia zęba dochodzi o utraty 50% kości. Możemy temu znacząco zapobiec stosując odpowiednie techniki – podkreśla w rozmowie z Dentonetem dr n. med. Krzysztof Gronkiewicz, implantolog. Mówi też o skutkach zbyt długiego utrzymywania zęba w jamie ustnej, który powinien zostać usunięty.
Źródło: https://infowire.pl/
POWIĄZANE ARTYKUŁY
Stres rozumiany jako napięcie psychiczne to czynnik wpływający negatywnie na zdrowie człowieka. Badanie przeprowadzone przez naukowców z Wydziału Stomatologii Uniwersytetu w Hongkongu (HKU) sugeruje, że stres innego rodzaju – stres oksydacyjny – może...
Nad bioaktywnym materiałem, z którego możliwe będzie drukowanie implantów kości dopasowanych do indywidualnych potrzeb danego pacjenta – zwłaszcza kości twarzoczaszki – pracują naukowcy z Politechniki Krakowskiej. O implancie przypominającym natural...
Ubytki w zębach, czyli fragmenty tkanek zębowych utracone najczęściej w wyniku próchnicy lub ukruszenia korony zębowej, uzupełnia się za pomocą różnych materiałów stomatologicznych. Tradycyjne wypełnienia kompozytowe niekiedy bywają zastępowane trwał...
Polscy naukowcy, w tym biolodzy Uniwersytetu Łódzkiego, pracują nad implantem, który ma przyspieszyć gojenie uszkodzeń kości oraz działać przeciwzapalnie i przeciwdrobnoustrojowo. Badania mogą okazać się przełomowe dla rozwoju medycyny regeneracyjnej...
W dniach 3 i 4 czerwca (piątek i sobota) w stolicy Dolnego Śląska odbędzie się tegoroczna edycja Wrocławskich Dni Implantologii (WDI). To kolejne z ważnych i wyczekiwanych przez środowisko stomatologiczne wydarzeń, które powraca po perturbacjach zwią...
Inżynierowie z Rutgers University opracowali w technologii 4D mikroigiełki, przypominające nieco niektóre pasożyty – przyczepiają się one do tkanek i w zupełnie nieodczuwalny dla pacjenta sposób wstrzykują do organizmu określone substancje, np. leki ...
Usługi lekarskie podrożały od stycznia do grudnia o 6,7%, a stomatologiczne – o 8,1%. Wydatki na coraz droższe usługi zdrowotne pozwalają ograniczyć prywatne ubezpieczenia zdrowotne. Liczba Polaków korzystających z prywatnych pakietów medycznych zwię...
Wykrzywione kości, deformacje szkieletu, nawracające złamania, przedwcześnie wypadające zęby, osłabione mięśnie, problemy z poruszaniem się, nieustanny ból – tak objawia się hipofosfatazja (HPP), ultrarzadkie schorzenie genetyczne, zwane też chorobą ...
To już ostatnie dni, by kupić bilet na Festiwal Kości - pod takim hasłem odbywają się tegoroczne Wrocławskie Dni Implantologii (3-4 czerwca). Jak sama nazwa wskazuje, głównym tematem tegorocznej edycji tego wydarzenia będą szeroko rozumiane kwestie t...
W ramach doktoratu wdrożeniowego na Wydziale Nauk Farmaceutycznych Śląskiego Uniwersytetu Medycznego w Sosnowcu dr inż. Bartosz Błoński zaprojektował czekolady, które są wzbogacone o witaminy D3 oraz K2, a także wapń – z myślą o uzupełnieniu diety u ...
Autorzy badania opublikowanego w dniu 17 stycznia w czasopiśmie „Community Dentistry and Oral Epidemiology” wykazali, że izolacja społeczna wiąże się z mniejszą liczbą zachowanych zębów oraz przyspieszoną utratą zębów wśród osób starszych w Chinach. ...
