Newsy

Materiał imitujący ludzką kość będzie ratunkiem dla osób zagrożonych amputacją. Uzupełni nawet 12-centymetrowy ubytek i zapewni szybkie zrastanie kości

2019-06-10  |  06:00
Mówi:Bartosz Woźniak
Firma:Laboratorium Nanostruktur w Instytucie Wysokich Ciśnień PAN

Wkrótce pęknięcia kości i wszelkie ubytki w tkance kostnej będzie można naprawiać bez specjalnych trudności. Apatyty, które są nieorganicznym budulcem tkanki kostnej i zębów, a stanowią nawet ok. 70 proc. masy kości, zapewniają odpowiednie właściwości mechaniczne. Możliwe jest otrzymywanie syntetycznego hydroksyapatytu. Odpowiednio wytwarzany imituje ludzką kość, uratuje przed amputacją, a ze względu na biozgodność wiąże się z tkanką i stymuluje wzrost kości. Prace nad materiałem prowadzone są także w Polsce.

– W Laboratorium Nanostruktur wytwarzamy hydroksyapatyt. Jest to mineralny składnik kości, a potrafimy go w taki sposób wytwarzać, że bardzo dobrze imituje naturalną kość. Materiały w skali nano są często niespodziewanie lepsze niż ich mikrometryczne odpowiedniki, dlatego pracujemy nad ich praktyczną aplikacją, głównie w medycynie – mówi agencji Newseria Innowacje Bartosz Woźniak, naukowiec z Laboratorium Nanostruktur Instytutu Wysokich Ciśnień w Warszawie.

Hydroksyapatyt jest stosowany klinicznie od wielu lat. W naturze odpowiada za wytrzymałość kości. Sztucznie wytwarzany ma dobrą biokompatybilność w kontakcie z kością, ponieważ ma podobny skład chemiczny. Porowate ceramiki HA znalazły ogromne zastosowanie w biomedycynie, w tym w regeneracji tkanki kostnej czy dostarczaniu leków. W inżynierii tkankowej kości zastosowano je jako materiał wypełniający ubytki kości, sztuczny materiał do przeszczepu kostnego. Jednocześnie zapewniają szybkie zrastanie kości.

Polscy naukowcy, w oparciu o ceramikę hydroksyapatytową i polimer organiczny, opracowują biomateriał, który do złudzenia przypomina tkankę kostną. To ratunek dla osób, którym grozi amputacja, bo materiał może zastąpić nawet kilkunastocentymetrowy ubytek w kości, a po kilku miesiącach łączy się z nią.

– Proszek hydroksyapatytowy o nazwie handlowej GoHAp powstaje poprzez syntezę mikrofalową w reaktorze ciśnieniowym, gdzie w bardzo szybki sposób podgrzewamy i chłodzimy płyn reakcyjny związków chemicznych, otrzymując tym samym zawiesinę nanohydroksyapatytu w wodzie. Po wysuszeniu tego produktu otrzymujemy proszek, który może być dalej przetwarzany do naszych zastosowań – tłumaczy Bartosz Woźniak.

Proszek hydroksyapatytu może być wykorzystany jako składnik mas stomatologicznych, cementów kostnych lub posłużyć do wytworzenia specjalnych powłok na implantach za pomocą rozprysku termicznego czy chemicznego osadzania z fazy gazowej.

– Technologia ultradźwiękowego pokrywania implantów umożliwia nam pokrycie implantów bardzo cienką warstwą hydroksyapatytu lub innych związków. Taka warstwa jest 10 tys. razy mniejsza niż średnica włosa ludzkiego. Organizm ludzki ma niezwykłe zdolności regeneracyjne, jednak w przypadku, gdy jest zbyt duży ubytek kostny po ciężkim urazie lub nowotworze, trzeba stosować rusztowania kostne, które wspomagają regenerację takich dużych ubytków – przekonuje Bartosz Woźniak.

Duża porowatość hydroksyapatytu sprawia, że może być stosowany jako rusztowanie dla komórek macierzystych pochodzących ze ścian ubytku kostnego. Jednocześnie biomateriał regeneruje też kości. Jego zastosowanie w różnego rodzaju operacjach jest niemal nieograniczone. Po namoczeniu, np. w soli fizjologicznej, materiał staje się giętki, można go dowolnie kształtować, a po umieszczeniu w danym miejscu materiał się nie przesuwa.

W badaniu opublikowanym w „Artificial Cells, Nanomedicine and Biotechnology Journal” wskazano kliniczną skuteczność sztucznej kości nanohydroksyapatytu, a uszkodzona kość pacjentów wykazywała dobrą biokompatybilność ze sztuczną kością Nano-HA, bez skutków ubocznych i powikłań.

– Nasze materiały na bazie nanotechnologii stosujemy już w weterynarii przy współpracy z klinikami weterynaryjnymi, a w przeciągu kilku lat jesteśmy pewni, że zagoszczą na dobre na rynku medycyny ludzkiej – zapowiada Bartosz Woźniak.

Analitycy MarketsandMarkets szacują, że rynek hydroksyapatytu HAp będzie wart blisko 3 mld dol. do 2023 roku.

Czytaj także

Kalendarium

Internet

Założenia do nowego standardu Wi-Fi 6 zostaną wdrożone do końca roku. Dzięki niemu internet w domach przyspieszy, a jeden router obsłuży nawet 100 urządzeń

Wi-Fi Alliance, stowarzyszenie zrzeszające kilkaset firm produkujących urządzenia bezprzewodowe wykorzystujące moduł Wi-Fi, przygotowuje branżę technologiczną oraz konsumentów na nadejście nowego standardu komunikacji bezprzewodowej. Wprowadzenie Wi-Fi 6 zauważalnie poprawi przepustowość domowych łącz internetowych oraz zwiększy liczbę urządzeń, które będą mogły bezproblemowo komunikować się z jednym punktem dostępowym. Na rynku pojawiły się już pierwsze routery oraz urządzenia mobilne kompatybilne z tym standardem.

Internet

Brak systemów bezpieczeństwa i nadzoru to największe wady rynku kryptowalutowego. Korporacje technologiczne walczą o uregulowanie branży

Inwestowanie w rynek kryptowalutowy to ryzykowne przedsięwzięcie. Zdarzają się sytuacje, że fundusze przechowywane w portfelach online mogą nieoczekiwanie zniknąć z konta, a utraconych środków nie sposób odzyskać na drodze prawnej. Przedstawiciele branży finansowej przestrzegają przed inwestowaniem w tej branży, ale jednocześnie widzą potencjał technologii blockchain, na podstawie której funkcjonują kryptowaluty.

Robotyka i SI

Dezinformacja wspierana przez sztuczną inteligencję szerzy się w internecie. Powstają narzędzia ułatwiające ocenę wiarygodności treści w sieci

Rozwój sztucznej inteligencji (SI) oraz zintegrowanych systemów marketingowych ułatwiły rozprzestrzenianie nieprawdziwych informacji w internecie. Boty rozprzestrzeniają sfabrykowane informacje, powstają systemy SI do manipulowania obrazami i tekstami, a większość społeczeństwa nie weryfikuje prawdziwości pozyskiwanych informacji. Korporacje technologiczne i przedstawiciele administracji publicznej pracują nad narzędziami, które pozwolą skutecznie zidentyfikować treści o charakterze dezinformacyjnym.