Biodegradowalne implanty kostne z poliuretanu

Poliuretany to polimery z których można otrzymać materiały do różnych zastosowań. Wykorzystuje się je w sporcie i rekreacji, w domu i w samochodzie, w licznych produktach takich jak podłokietniki, kierownice, materace, zagłówki, lodówki, podeszwy czy łyżworolki. Dzięki swym wszechstronnym właściwościom materiały te podnoszą jakość naszego życia. Do tej pory wytwarzano je głównie do zastosowań technicznych. W ciągu ostatnich lat wzrasta  także zainteresowanie zastosowania ich w medycynie. Jednym z kierunków poszukiwań są materiały do wytwarzania implantów kostnych.

Naukowcy z Wydziału Chemicznego Politechniki Gdańskiej prowadzą prace nad poliuretanowymi implantami kostnymi, które zapewnią uszkodzonym kościom odpowiednie wsparcie mechaniczne do prawidłowej regeneracji a następnie ulegną biodegradacji w organizmie.

- Staramy się włączyć w nurt poszukiwań nowoczesnych materiałów polimerowych. Do tej pory nie stosowano w leczeniu uszkodzeń kości materiałów poliuretanowych. Chcemy stworzyć takie implanty, które będą wspomagać narastanie nowych komórek, a tym samym przyspieszać  regenerację uszkodzonej tkanki. W końcowym etapie leczenia uszkodzonej kości zastosowany implant ulegnie biodegradacji. – tłumaczy kierownik projektu prof. dr hab. inż. Helena Janik.

Jest wiele materiałów stosowanych do wytwarzania implantów kostnych m.in. metaliczne, ceramiczne czy polimerowe. Muszą być one biokompatybilne, nietoksyczne, bioaktywne oraz wykazywać odpowiednie właściwości mechaniczne takie jak wytrzymałość na ściskanie, na zginanie oraz sztywność i twardość. Właściwości implantów kostnych powinny być dobrane w zależności od miejsca i rodzaju uszkodzenia kości. Implant stworzony przy wykorzystaniu poliuretanów wyróżnia się od wszystkich innych tym, że można łatwo dopasować  jego parametry do konkretnej wytrzymałości kości. Materiał ten przyczynia się w znacznym stopniu do przyspieszonego wytwarzania w środowisku fizjologicznym ważnego naturalnego budulca kości człowieka – fosforanu wapnia, niezbędnego do odbudowy uszkodzonych kości.

- Zaprojektowaliśmy i otrzymaliśmy innowacyjny materiał poliuretanowy.  Następnie w kolejnym etapie z zastosowaniem opracowanej przez nas techniki zmieniliśmy go w materiał porowaty, który znajdzie zastosowanie jako biodegradowalny implant kostny. Znane są pianki poliuretanowe ale nie są odpowiednie do zastosowań medycznych bo posiadają zbyt duże i nieregularne pory. W naszych materiałach pory mają rozmiar rzędu 200 mikrometrów i występują regularnie w całej objętości. – wyjaśnia mgr inż. Michalina Marzec – współtwórca nowego materiału.

Twórcy zakończyli już kilka etapów prac badawczych zmierzających do opracowania innowacyjnego materiału poliuretanowego, który będzie wykorzystany do wytworzenia implantu kostnego. Obecnie materiał ten poddawany jest badaniom biologicznym, w tym testom biokompatybilności oraz cytotoksyczności. 

Rys. 1. Materiał poliuretanowy w formie sztywnej płytki Rys. 2. Materiał poliuretanowy w fomie pianki o porach rzędu  200 mikrometrów

 

Galeria zdjęć