Nowe wstrzykiwalne materiały medyczne do chirurgii małoinwazyjnej powstają na PG | Politechnika Gdańska

W ramach projektu ARGENTUM pt. „Injectable nanocomposite for an instantaneous fixation of titanium implants in a bone with effective antibacterial properties” zespół badawczy w składzie: mgr inż. Magda Rościszewska, dr inż. Marcin Wekwejt oraz kierownik – dr inż. Michał Bartmański pracują nad innowacyjnym klejem kostnym przeznaczonym do szybkiego mocowania implantów w tkance kostnej. Z kolei w projektach: TECHNETIUM pt. ,,Opracowanie nowego cementu kostnego na bazie fosforanu magnezu dedykowanego jako degradowalny substytut kości” oraz PLUTONIUM pt. ,,Opracowanie nowego wstrzykiwalnego ceramiczno-polimerowego cementu kostnego” utworzono studenckie grupy badawcze, które pod opieką naukową dr. inż. Marcina Wekwejta zajmują się wytworzeniem nowej generacji cementów medycznych na bazie fosforanu magnezu oraz cementów kompozytowych, zaliczanych do tzw. podwójnie wiążących.

Efekty dotychczasowych badań

W ramach prowadzonych prac w studenckiej grupie badawczej, w którą zaangażowane były przede wszystkim: Gabriela Grudzień, Maja Matuszewska i Marta Niedbała (projekt TECHNETIUM) udało się ocenić różne możliwości otrzymywania cementów kostnych na bazie fosforanu magnezu z wykorzystaniem trzech odmiennych soli fosforanowych i zmiennych stosunków magnezu do fosforu oraz proszku do płynu. Szereg przeprowadzonych testów pozwolił na opracowanie nowego sposobu wytwarzania takich cementów, a uzyskane wyniki zostały już zaprezentowane podczas konferencji naukowych, m.in. międzynarodowej Konferencji "Biomaterials in Medicine and Veterinary Medicine" organizowanej przez Polskie Stowarzyszenie Biomateriałów.

Wynikiem prowadzonych prac badawczych w projekcie ARGENTUM są: zgłoszenie patentowe, dotyczące sposobu przygotowania i składu proponowanego materiału kompozytowego; publikacja w renomowanym, międzynarodowym czasopiśmie oraz prezentacja uzyskanych wyników na międzynarodowych konferencjach. Na szczególną uwagę zasługuje międzynarodowa konferencja – 2022 Society For Biomaterials Annual Meeting and Exposition (Baltimore, USA), której organizatorem było The Society of Biomaterials, największa organizacja zrzeszająca naukowców działających w obszarze biomateriałów z całego świata.

Pierwsze próby aplikacyjne i potencjał komercyjny

W ostatnim czasie mgr inż. Magda Rościszewska, dr inż. Marcin Wekwejt oraz dr inż. Michał Bartmański odbyli staż badawczy w pionierskim centrum badań biomateriałów –Turku Clinical Biomaterials Centre w Finlandii.

– Głównym celem naszego stażu było przeprowadzenie badań mechanicznych naszych nowych materiałów kompozytowych na bazie bioceramiki hydroksyapatytowej, będącej głównym składnikiem kości, modyfikowanej dodatkami o działaniu antybakteryjnym – mówił kierownik projektu dr inż. Michał Bartmański.

Naukowcy podczas wizyty w Turku poszerzyli horyzonty w zakresie prowadzonych badań – goszczący ich prof. Niko Moritz poza prowadzeniem działalności naukowej, wraz z dr Julią Kulkową współtworzą Start-up „TraceRay Oy”, koncentrujący się na komercjalizacji nowatorskich implantów bioaktywnych do zastosowań w weterynarii. – Opracowywany przez nas biomateriał z powodzeniem przeszedł pierwsze próby aplikacyjne jako bioaktywne wypełnienie porów tychże implantów. Połączenie naszego kompozytu z implantami opracowywanymi w Finlandii jest aktualnie w trakcie oceny przez praktyków klinicznych dotyczącej potencjału komercyjnego – zaznaczyli młodzi naukowcy.

Dalsze plany badawcze

Otrzymany w ramach TECHNETIUM cement kostny zostanie teraz wykorzystany jako początkowa baza do opracowania nowych ceramiczno-polimerowych biomateriałów w projekcie PLUTONIUM.

– Nasze badania będą miały na celu stworzenie nowej grupy cementów kompozytowych, które charakteryzować się będą korzystniejszymi właściwościami zarówno użytkowymi (czas utwardzania, wstrzykiwalność, wytrzymałość mechaniczna), jak i bioaktywnymi (szybkość biodegradacji, odpowiedź komórkowa). Stąd, zaproponowany został właśnie cement oparty na dotychczas badanym fosforanie magnezu, ale wzbogacany różnymi hydrożelowymi dodatkami – mówi dr inż. Marcin Wekwejt, kierownik projektów i opiekun Koła ‘MwM’.

Celem obu tych projektów jest wyłonienie nowych grup badawczych wśród studentów (członków Koła naukowego ‘Materiały w Medycynie’), wspieranie ich działalności i przygotowanie do pracy naukowej. Projekt PLUTONIUM, ze względu na międzydyscyplinarny charakter (jaka jest właśnie inżynieria biomateriałów), będzie realizowany we współpracy z zewnętrznymi ośrodkami: Katedrą Chemii Biomateriałów i Kosmetyków UMK, Zakładem Medycyny Laboratoryjnej GUMed oraz Instytutem Materiałów Funkcjonalnych Uniwersytetu w Würzburgu (Niemcy).

Obiecujące wyniki badań podstawowych uzyskanych w projekcie ARGENTUM pozwolą w najbliższej przyszłości na złożenie zewnętrznego wniosku grantowego w ramach konkursu LIDER NCBiR, którego celem będzie opracowanie, wspólnie z partnerem przemysłowym, technologii wytwarzania opatentowanego wstrzykiwanego materiału kompozytowego.

Zobacz inne projekty realizowane w ramach programu IDUB