„Cynk i tytan oraz ich stopy o mikrostrukturach modyfikowanych przy zastosowaniu niekonwencjonalnej metody wyciskania w zastosowaniu na implanty, w tym bioresorbowalne”
Wraz ze starzeniem się społeczeństw rośnie zapotrzebowanie na implanty zastępujące lub wspomagające pracę narządów. W ramach dwóch projektów zaproponowaliśmy innowacyjne systemy implantologiczne wykonane z czystego tytanu dla stomatologii oraz opracowaliśmy specjalną technologię otrzymywania bioresorbowalnych stopów cynku spełniające wysokie wymagania dla stentów kardiologicznych i urologicznych. W obszarze pierwszym zaproponowaliśmy dwie innowacje: konstrukcyjną, która obejmuje różne typy implanto-dystraktorów (ID) umożliwiające odbudowę wyrostka zębodołowego w pionie (platynowy medal, INTARG 2016) oraz materiałową – pręty z czystego tytanu, które w wyniku specjalnej modyfikacji mikrostruktury uzyskują właściwości mechaniczne stopów tytanu, a zwłaszcza stopu Ti6Al4V zawierającego szkodliwe dla zdrowia pacjenta dodatki. W wyniku innowacji materiałowej, bardzo dobrze przyjętej przez implantologów, przestaje mieć znaczenie tocząca się od lat dyskusja czym stopować tytan dla poprawy jego właściwości mechanicznych. Co bardzo ważne mniej istotne stają się wysiłki mające na celu wytworzenie specjalnych powłok izolujących implant od kości w celu zapobieżenia przenikania do niej szkodliwych jonów np. Al i V, sam tytan jest obojętny dla organizmu. Z kolei innowacja konstrukcyjna ID może być pomocna dla około 60% pacjentów, u których wymagana jest odbudowa wyrostka zębodołowego przed implantacją. Stosowane obecnie procedury takie jak osteogeneza dystrakcyjna, sterowana przebudowa kostna lub technika blokowa regeneracji kości wymagają hospitalizacji, są skomplikowane, drogie i silnie obciążają pacjenta. Proponowane przez nas ID pozwalają na odbudowę tkanki kostnej poprzez wywołanie wzdłuż implantu korzenia wewnątrz kości małych naprężeń rozciągających. Pacjent nie musi przebywać w szpitalu, unika się otwartych ran oraz obniża się koszty leczenia.
Nie wszystkie implanty muszą lub mogą pozostać w organizmie człowieka na stałe tak jak wyżej wspomniane tytanowe wszczepy korzenia zęba. Idealnym rozwiązaniem byłoby zastosowanie implantu z takiego materiału, który po spełnieniu misji polegającej na wspieraniu uszkodzonej tkanki w procesie jej odbudowy ulegałby całkowitemu rozpuszczeniu. Biozgodnym materiałem o odpowiedniej szybkości korozji jest tu cynk. Niestety ma on bardzo złe właściwości mechaniczne. W badaniach zrealizowanych przez naszą grupę w ramach grantu NCN pt. „Mikrostrukturalne aspekty umacniania trudnooksztalcalnych stopów cynku przy zastosowaniu niekonwencjonalnej metody wyciskania” pokazano, że metoda wyciskania hydrostatycznego w połączeniu ze stopowaniem cynku magnezem jest jak dotąd jedyną, która pozwala uzyskać materiał o wysokich właściwości mechanicznych spełniających wymagania dla stentów kardiologicznych – zgłoszenie patentowe „Sposób wytwarzania stopu na bazie cynku przeznaczonego na biodegradowalne implanty” . Kilka dni temu nasz zespół otrzymał za przedstawienie tej metody w publikacji pt. „Controlled Grain Refinement of Biodegradable Zn-Mg Alloy: The Effect of Magnesium Alloying and Multi-Pass Hydrostatic Extrusion Preceded by Hot Extrusion” nagrodę 2021 Henry Marion Hove Medal.
Sebastian Wach
