Bezpieczne implanty

Naukowcy z Zespołu Katalizy i Fizykochemii Ciała Stałego Wydziału Chemii UJ prowadzą badania, które mogą pomóc w stworzeniu nowoczesnych implantów używanych jako stabilizatory i endoprotezy wspomagające uszkodzone kości. Opracowali oni innowacyjną wielowarstwową polimerową powłokę ochronną, która ma służyć do zabezpieczania powierzchni metalicznych materiałów implantacyjnych przed procesami korozyjnymi i uwalnianiem szkodliwych jonów metali ciężkich z implantu do organizmu pacjenta.

Implanty wykonane ze stopów metali nieszlachetnych, przede wszystkim ze stali nierdzewnej, cechują się niedostateczną biokompatybilnością materiałów. Po wszczepieniu materiału jony metali ciężkich (żelaza, chromu, niklu) przenikają do organizmu człowieka. To wynik procesów korozyjnych, które następują pod wpływem temperatury ciała człowieka oraz działaniem płynów fizjologicznych. Może mieć to niekorzystny wpływ na zdrowie pacjenta, powodując stany zapalne, alergie, a nawet choroby nowotworowe. Naukowcy z UJ podjęli próbę modyfikacji powierzchni stali tak, aby efektywnie ograniczyć przechodzenie jonów metali ciężkich z powierzchni implantów metalowych do organizmu. Zastosowanie lepszych materiałów implantacyjnych, takich jak stopy tytanu czy platyny, które wykazują bardzo dobre właściwości mechaniczne i chemiczne, jest bardzo drogie. Implanty ze stali są więc niekiedy ostatnią szansą dla wielu pacjentów.

Nad optymalizacją obróbki powierzchniowej implantów stalowych pracują dr hab. Andrzej Kotarba i doktorantka Monika Cieślik – laureatka programu Ventures Fundacji na rzecz Nauki Polskiej, w ramach którego finansowane są badania. We współpracy z ośrodkiem badawczym Swerea KIMAB w Szwecji opracowali oni technologię nakładania na stalowe implanty powłok antykorozyjnych, opartych na tanich i biozgodnych polimerach. Wielowarstwowa powłoka polimerowa ma grubość kilku mikrometrów. Pozwala efektywnie oddzielić stal od organizmu i ochronić pacjenta przed skutkami procesów korozyjnych. Powłoka składa się z warstwy pasywnej oraz warstw polimerowych: silanowej (wewnętrznej) i parylenowej (zewnętrznej), a dodatkowo warstwy elastomerowej. Po naniesieniu powłoki na implant, zostają zachowane właściwości użytkowe stali, przy jednoczesnym znaczącym podniesieniu poziomu bezpieczeństwa dla pacjenta. Powłoka chroni powierzchnię implantu przed korozją, jest bardzo trwała, prosta w wytworzeniu i o relatywnie niskich kosztach.

Opracowana wielowarstwowa powłoka polimerowa została zgłoszona przez Centrum Innowacji, Transferu Technologii i Rozwoju UJ do ochrony patentowej jako wynalazek. Dalsze testy i badania, które mają doprowadzić do jego wdrożenia, są realizowane we współpracy z Wydziałem Mechanicznym AGH oraz Collegium Medicum UJ.

AWoj