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

Media

Aleksander Baron: To jest pierwsza edycja „The Voice of Poland”, gdzie panel trenerski złożony jest z artystów jednego pokolenia. To będzie czuć w programie

Baron i Tomson z zespołu Afromental nie ukrywają, że bardzo zżyli się z programem „The Voice of Poland” i cieszy ich każda kolejna edycja. Ich zdaniem muzyczny talent show Dwójki cały czas zyskuje na atrakcyjności, dlatego nie ma mowy o żadnej nudzie czy powtarzalności. Jako trenerzy za każdym razem mają szansę poznawać innych uczestników, a wielu spośród nich zachwyca niebanalną barwą głosu, charyzmą i bogatą osobowością. Muzycy zachwalają także dobór jurorów w tej jubileuszowej edycji i zapewniają, że nie ma między nimi żadnych niesnasek.

Gwiazdy

Dominika Skoczylas: Gdzie się nie pojawię, tam jestem rozpoznawalna. Ale nie mam presji, że mogę być szczęśliwa tylko jako popularna aktorka

Jestem otwarta na to, co przyniesie życie – mówi aktorka. Cieszy się popularnością, jaką daje jej rola w lubianym przez widzów serialu, nie przywiązuje się jednak do roli gwiazdy. Twierdzi, że może pracować również przy mniej topowych, a nawet niszowych produkcjach.

 

Samorządy

Inteligentne systemy wideo poprawiają bezpieczeństwo w miastach. Potrafią przewidzieć zagrożenie jeszcze zanim do niego dojdzie

W ciągu ostatnich pięciu lat co piąty Polak (19 proc.) padł ofiarą kradzieży, włamania, pobicia lub napadu – wynika z ubiegłorocznego badania CBOS. Przestępczość to problem zwłaszcza dużych miast, ale jak pokazuje raport opracowany dla Ministerstwa Cyfryzacji, rozwiązania z zakresu smart city mogą ograniczyć ją nawet o 40 proc., co potwierdzają dotychczasowe wdrożenia. Jednym z rozwiązań, które pozwala zadbać o bezpieczeństwo na drogach, ulicach czy stadionach, są inteligentne systemy wideo.

Gwiazdy

Aleksandra Szwed: Ciało jest moim narzędziem pracy. Dużo się ruszam, aby utrzymać formę

Aktorka tłumaczy, że liczba obowiązków zawodowych zobowiązuje ją do bycia w ciągłym ruchu, a to z kolei zapewnia jej utrzymanie szczupłej sylwetki. By mieć dobrą kondycję, nie idzie na łatwiznę, tylko na każdym kroku wybiera takie rozwiązania, które gwarantują jej codzienną porcję ćwiczeń. Dlatego też na przykład nie jeździ windą, a wchodzi na 5. piętro po schodach. Jest także jedną z tych mam, które nie obserwują z boku, jak bawi się jej dziecko, tylko bawią się razem z nim.