Centrum pre využitie pokročilých materiálov (CEMEA) je novovzniknutý inštitút Slovenskej akadémie vied (SAV), ktorý združuje vedeckých pracovníkov zo šiestich ústavov SAV.
Jednou z nosných tém CEMEA je výskum v oblasti pokročilých materiálov pre biomedicínu a biotechnológie, v súčasnosti zameranom najmä na modifikáciu povrchov biokompatibilných keramických a kovových materiálov pre trvalé implantáty. Paralelne sa venuje taktiež vývoju nových typov polymérnych nosičov liečiv pre liečbu rôznych ochorení.
Nový postup úpravy povrchu keramiky
Nitrid kremičitý (Si3N4) je vďaka nízkej hustote, mechanickým a antibakteriálnym vlastnostiam atraktívnym biomateriálom, ktorý je však bioinertný. V spolupráci s Ústavom anorganickej chémie SAV bol vyvinutý úplne nový postup úpravy povrchu Si3N4 keramiky, ktorý vedie ku vzniku tenkej pórovitej povrchovej vrstvy.
Pomocou aplikácie rýchleho ohrevu s následným prudkým zachladením dochádza ku nataveniu bioaktívnej fázy na hraniciach Si3N4 zŕn tesne pod povrchom. To vedie ku okamžitej tvorbe tenkej oxidovej vrstvy, pričom súbežne dochádza k rozkladu Si3N4 a tvorbe plynu, ktorý vytvára želanú pórovitú štruktúru v natavenej povrchovej vrstve. Takýto povrch umocňuje osseointegráciu, adhéziu, čím sa zabezpečí stabilná väzba na rozhraní implantát – tkanivo.
Si3N4 materiálu pre implantáty.
Čiastočne biodegradovateľný titánový kompozit pre zubné implantáty
Vďaka svojim dobrým mechanickým vlastnostiam a excelentnej biokompatibilite sú titán (Ti) a jeho zliatiny najrozšírenejšími materiálmi v ortodontickej chirurgii. Ich hlavnými nedostatkami sú však ich nedostatočná povrchová aktivita a mechanická nekompatibilita, t. j. ich vysoký modul pružnosti. V spolupráci s Ústavom materiálov a mechaniky strojov a Biomedicínskym centrom SAV bol vyvinutý unikátny Ti kompozit pre aplikácie vystavené vysokému a cyklickému mechanickému namáhaniu. V nosnej trvalej Ti štruktúre je umiestnená biologicky odbúrateľná zložka – horčík (Mg) vo forme účelovo usmernených navzájom spojitých vláken.
Postupným odbúravaním Mg zložky v koróznom prostredí sa v implantáte vytvárajú póry, ktoré vedú k ďalšiemu poklesu modulu pružnosti. Zároveň tak vytvárajú priestor na pevnú fixáciu implantátu v kosti, pričom Mg zložka urýchľuje osseointegráciu do vytváraných pórov. Modifikáciou povrchu a štruktúry Ti-Mg kompozitu pod povrchom je riadená rýchlosť odbúravania Mg zložky tak, aby nedochádzalo k nežiaducim toxickým efektom spojeným s jeho rýchlou koróziou.
Snímka Ti+Mg zubného implantátu s detailom jeho povrchu.
Nová generácia polymérnych nosičov liečiv
Polymérne nosiče predstavujú účinný nástroj pre zlepšenie účinku vyvíjaných liečiv a zároveň zníženie vedľajších účinkov na liečený organizmus. V spolupráci s Ústavom polymérov SAV bola vyvinutá nová generácia polymérnych nosičov liečiv využiteľných pre liečbu tuberkulózy, nádorových, infekčných a iných ochorení. Tieto transportné systémy umožňujú tvorbu nanočastíc s rozmermi do 100 nm obsahujúcich rôzne málo rozpustné hydrofóbne liečivá.
Výhodou navrhnutých transportných systémov je ich neobyčajne vysoká enkapsulačná kapacita a možnosť nastavenia koloidnej stability nanočastíc vo fyziologických médiách, čo je dôležité pre použitie vysokých dávok liečiva bez vedľajších účinkov a rôznu rýchlosť uvoľňovania liečiva podľa potreby liečebného postupu.
Centrum pre využitie pokročilých materiálov
Slovenská akadémia vied
Dúbravská cesta 5807/9, 845 11 Bratislava
Tento výskum vznikol vďaka podpore projektu ITMS 313021T081 spolufinancovaného zo zdrojov ERDF.
Prečítajte si tiež: POMÁHAJME DEŤOM ROZVÍJAŤ ICH PRIRODZENÝ TALENT