XIV Festiwal Nauki/ Prof. Kurzydłowski o częściach zamiennych do organizmu człowieka.

Nowy ząb, staw kolanowy czy biodrowy lub kość, która zastąpi uszkodzony fragment – takie m.in. możliwości oferuje współczesna inżynieria materiałowa medycynie. „Jednak choć inżynieria materiałowa poczyniła w ostatnich latach ogromny postęp, wciąż jesteśmy na początku drogi do tego, by każdy z nas dysponował kompletem własnych części zamiennych – mówił prof. Krzysztof Kurzydłowski z Wydziału Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej podczas XIV Festiwalu Nauki w Warszawie.

Naukowiec zaprezentował wykład „Części (zamienne) do Kowalskiego”, w którym opowiadał o współczesnych zastosowaniach inżynierii materiałowej w medycynie.

Jak tłumaczył, implanty to obce ciała, które wszczepia się do organizmu po to, by odtworzyć działanie części ciała uszkodzonej w wyniku choroby czy urazu, np. stawu lub kości. Implanty można wszczepiać na stałe lub czasowo. Kształt i wielkość implantów – zarówno zębów, jak i stawów czy specjalnych rusztowań wzmacniających uszkodzone kręgosłupy, dobiera się indywidualnie dla każdego człowieka na podstawie zdjęć rentgenowskich i badań ultrasonograficznych.

Najpopularniejszym rodzajem implantów są implanty zębów. „W uproszczeniu wszczepienie implantu polega na wprowadzeniu do szczęki odpowiedniego wkrętu – wykonanego z tytanu i osadzeniu na nim zęba wykonanego z materiału ceramicznego” – wyjaśniał prof. Kurzydłowski.

Jak mówił, materiały, z których wykonane są implanty, są tak dobrane, by zapewnić właściwą twardość i wytrzymałość nowego zęba, a także zgodność biologiczną między implantem a tkankami sąsiadującymi z nim – chodzi o to, by organizm nie odrzucił takiego implantu. Ważne jest, by ząb-implant był odpowiednio odporny na działanie mało przyjaznego środowiska jamy ustnej.

Tytan – opowiadał naukowiec – to materiał powszechnie stosowany w implantologii, ponieważ jest lekki i odporny na czynniki korozyjne. Ma także właściwości mechaniczne zbliżone do właściwości kości. Często dodatkowo stosuje się powłoki z hydroksyapatytu, którymi pokrywa się tytan. Hydroksyapatyt to biomateriał ceramiczny stymulujący wzrost kości, dzięki czemu implant łatwiej integruje się z organizmem.

„Implant po włożeniu do organizmu oddziałuje z komórkami. To oddziaływanie, w postaci np. kontaktu z płynami ustrojowymi czy produktami metabolizmu, kumuluje się przede wszystkim na powierzchni implantu. Ważne jest więc, by komórki organizmu polubiły materiał implantu. Należy stworzyć taką powierzchnię, by ze strony materiału przechodziło do organizmu jak najmniej substancji, z wyjątkiem leków, które nanosi się na implanty. Inżynierowie muszą też pamiętać, by powierzchnia implantu, który ma być na trwałe wszczepiony do organizmu, odpowiednio łatwo wiązała się z tkankami. Z kolei jeśli implant ma być w przyszłości usunięty, należy zadbać, by komórki zanadto się z nim nie zintegrowały” – mówił naukowiec.

Powierzchnię implantu można kształtować zmieniając jej chropowatość czy porowatość, a nawet budować ją z nanorurek, w których można umieszczać lekarstwa.

Jak zauważył profesor, implanty zębów choć zaawansowane technologicznie, są prostym przykładem zastosowania inżynierii materiałowej. To nieruchome części organizmu – trudniejsze jest stworzenie implantów części ruchomych, np. stawów.

Stawy charakteryzują się dużą mobilnością i tarciem powierzchni. Konstruktorzy implantów stawowych muszą pamiętać o konieczności zmniejszenia tarcia poprzez stosowanie biologicznego smaru oraz różnego rodzaju tworzyw polimerowych, a także bieżącym neutralizowaniu zużytych cząstek takiego implantu podczas jego pracy. Wymagana jest też bezwzględna niezawodność takich implantów.

„Mimo, że ciągle jest wiele do zrobienia w zakresie projektowania i budowy implantów, należy odnotować, że poczyniono w tej dziedzinie ogromne postępy. Potrafimy już wytwarzać w dużej liczbie implanty stawów biodrowych i kolanowych. Obserwuje się także szybki rozwój stawów barkowych i łokciowych” – mówił profesor.

Ciekawą grupą implantów, o której wspomniał prof. Kurzydłowski, są materiały wykorzystujące do leczenia pacjenta jego własne komórki. „Do stworzenia takiego implantu konieczne jest rusztowanie – biomateriał, podobny strukturą do pumeksu, które nasączamy odpowiednimi komórkami pobranymi od pacjenta, na przykład tymi, które odpowiadają za budowę kości. W odpowiednim reaktorze pozwalamy, by komórki przerosły to rusztowanie. Następnie taki materiał wszczepia się w miejsce ubytku” – opisywał specjalista.

Podkreślił, że to rusztowanie musi być tak, zbudowane, by komórki mogły się odpowiednio odżywiać i przenikać w głąb tej struktury. Poza tym, rusztowanie musi być biodegradowalne, by po spełnieniu swojej funkcji mogło zostać wchłonięte przez organizm, pozostawiając strukturę wszczepionych komórek.

Choć medycyna wspólnie z inżynierią materiałową oferują wiele rozwiązań, to naukowcy wciąż pracują nad jeszcze doskonalszymi rozwiązaniami – podsumował prof. Kurzydłowski.

PAP – Nauka w Polsce, Bogusława Szumiec-Presch

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.

Możesz użyć następujących tagów oraz atrybutów HTML-a: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>