Nanomateriały zrewolucjonizują ortopedię i implantologię. Antybakteryjne powłoki atomowe zmniejszą ryzyko zakażeń podczas wszczepiania implantów

Nanotechnologia zmienia oblicze medycyny. Dzięki cienkim warstwom atomowym o działaniu antybakteryjnym mamy szansę pokonać problem lekooporności szczepów bakterii. Technologia ta pozwala ponadto opracować dużo doskonalsze implanty stomatologiczne czy protezy kończyn. W medycynie stomatologicznej nanotechnologia umożliwia także stworzenie materiałów, które wyeliminują ryzyko próchnicy.

– Zajmujemy się technologią pokrywania cienkich warstw atomowych różnych powierzchni. Powłoki te można wykorzystywać w elektronice, fotowoltaice, ale również w biologii i medycynie –  mówi agencji Newseria Innowacje Aleksandra Seweryn z Instytutu Fizyki Polskiej Akademii Nauk. – Wykazaliśmy już właściwości antybakteryjne tych warstw, teraz z naszym partnerem z Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu wykonujemy badania związane z zachowaniem się komórek kostnych w ich otoczeniu. Planujemy wykorzystanie takich warstw w powłokach implantów.

Naukowcy z Instytutu Fizyki PAN opracowali metodę wytwarzania powłok antybakteryjnych, które stanowią cienkie warstwy tlenkowe (warstwy tlenku cynku, hafnu, cyrkonu, aluminium i tytanu). Wykazują one działanie bakteriobójcze. Dzięki temu, że warstwy osadzane są w procesie niskotemperaturowym, możliwe jest pokrywanie nimi powierzchni materiałów metalicznych, a także tworzyw naturalnych i sztucznych. Daje to ogromne pole do zastosowania w medycynie – zwłaszcza w obszarze narzędzi chirurgicznych czy odzieży ochronnej.

– Bardzo dużym problemem obecnej cywilizacji jest inwazja bakterii i przede wszystkim ich lekooporność. Coraz więcej szczepów jest opornych na antybiotyki, mamy ich bardzo mało w porównaniu z liczbą bakterii i z tempem, w jakim one się uodparniają na te leki. Dlatego poszukujemy nowych rozwiązań, żeby zwalczać infekcje bakteryjne, eliminując jednocześnie wykorzystanie antybiotyków. Nasze warstwy mają działanie bakteriostatyczne i mogą być w tym celu wykorzystywane – przekonuje Aleksandra Seweryn.

Aplikacja tych warstw w materiale tkankowym może zrewolucjonizować implantologię. Dzięki skutecznemu wyeliminowaniu bakterii z pola styczności powierzchni implantu z tkanką ciała można wypracować dużo lepsze efekty terapeutyczne.

Rosyjscy naukowcy planują wykorzystać nanotechnologię do tego, by zapobiegać próchnicy lub doprowadzać do wyeliminowania jej nawrotu po wykonaniu plomby. Pracownicy Narodowego Badawczego Uniwersytetu Technologicznego MISiS prowadzili badania nad nanocząsteczkami składającymi się z tlenku żelaza, tytanu, cynku i innych metali. Wykazują one silne działanie bakteriobójcze. Domieszanie ich do plomby na stałe zapobiega rozwojowi próchnicy.

Rozwiązanie proponowane przez Polaków w stomatologii będzie przeznaczone dla pacjentów, którzy już stracili ząb w wyniku urazu lub choroby.

– Implanty stomatologiczne są w tej chwili bardzo często stosowane. Bardzo duży odsetek pacjentów po wypadkach komunikacyjnych potrzebuje takiej pomocy. Drugi powód to względy estetyczne – podkreśla pracowniczka Instytutu Fizyki PAN. – Dużym problemem jest też osteoporoza. To choroba cywilizacyjna powodująca zmniejszenie gęstości kości, w związku z czym mają one bardzo dużą tendencję do złamań, również proces ich gojenia jest bardzo utrudniony. Dlatego też sfunkcjonalizowanie tych powłok, które my proponujemy, będzie wspomagało leczenie takich złamań.

Według raportu Research and Markets światowy rynek nanomedycyny osiągnie do 2025 roku wartość niemal 351 mld dol.