Projekt: Druk 3D kompozytów polikaprolakton/modyfikowany nanohydroksyapatyt o właściwościach mechanicznych i osteoindukcyjnych wymaganych dla implantów kostnych

Opublikowano: 06.03.2023 13:15

Filament kompozytowy polimer/ceramika do wykorzystania w druku 3D implantów kości.

Cel projektu

Leczenie ubytków kostnych może być realizowane za pomocą materiałów ceramicznych, w tym nanohydroksyapatytu (nHAp). Poważnym ograniczeniem tej metody jest kruchość takich nanocząstek. Rozwiązaniem tego problemu jest poprawienie ich właściwości mechanicznych przez stosowanie materiałów kompozytowych polimer/ceramika. Szczególnym przypadkiem leczenia ubytków kostnych, zyskującym szybko popularność ze względu na wzrost zainteresowania technikami druku 3D, jest medycyna personalizowana. Jednak druk 3D kompozytów również niesie za sobą pewne ograniczenia, takie jak problemy z dyspergowaniem nanocząstek ceramicznych w polimerze i ich integracją z polimerem. Konieczne jest również takie połączenie i dobranie ilości składników kompozytu, które pozwolą na zachowanie właściwości biologicznych jakie wykazuje nHAp.

Celem projektu jest opracowanie procesu otrzymania kompozytowych implantów kostnych na drodze druku 3D o właściwościach osteoindukcyjnych bez pogorszenia właściwości mechanicznych kompozytu.

Zdjęcie przedstawia zespół projektowy. Od lewej: Kornel Prystupiuk, Piotr Kowalczyk, Joanna Latocha, Paweł Sobieszuk (kierownik projektu), Rafał Podgórski, Michał Wojasiński

Planowane efekty projektu

Nowatorstwo proponowanych badań, w porównaniu do znanych nam doniesień literaturowych, polega na określeniu nie tylko wpływu powierzchniowej modyfikacji nHAp, morfologii nHAp i ich zawartości na właściwości mechaniczne otrzymywanych kompozytów, ale również określeniu jaki bezpośredni wpływ takie materiały będą wywierały na hodowane in vitro macierzyste komórki ludzkie. To krok w stronę otrzymania materiałów kompozytowych do stosowania w najpopularniejszej technice druku 3D.

Realizacja

Projekt został podzielony na cztery zadania opisane w szczegółach poniżej.

  • Zadanie 1: Synteza i modyfikacja nanocząstek hydroksyapatytu o różnych morfologiach
  • Zadanie 2: Wytworzenie kompozytowych implantów drukowanych w technologii FDM
  • Zadanie 3: Badania in vitro cytotoksyczności, proliferacji i osteoindukcji komórek
  • Zadanie 4: Przygotowanie wniosku patentowego

Szczegóły dotyczące przebiegu i realizacji zadań oraz wyników zostaną upublicznione po opublikowaniu zgłoszenia patentowego oraz przygotowanego artykułu.

Zespół

Prezentacje wyników projektu - konferencje

  • #CEBioForum 2023, prezentacja zgłoszonej do opatentowania technologii przez P. Sobieszuka i M. Wojasińskiego
  • 7th International Conference on Multifunctional, Hybrid and Nanomaterials, konferencja międzynarodowa, Genua 2022, prezentacja pt. Controlled preparation of hydroxyapatite nanoparticles in sphere, rod or plate shape, autorzy: P.Sobieszuk, J.Latocha, M.Wojasiński, O.Janowska, U.Chojnacka, S.Gierlotka, T.Ciach
  • 7th International Conference on Multifunctional, Hybrid and Nanomaterials, konferencja międzynarodowa, Genua 2022, plakat pt. Mechanical properties of composite polycaprolactone/modified hydroxyapatite filaments and 3D prints, autorzy: R.Podgórski, J.Latocha, M.Wojasiński, O.Janowska, T.Ciach, P.Sobieszuk
  • 7th International Conference on Multifunctional, Hybrid and Nanomaterials, konferencja międzynarodowa, Genua 2022, plakat pt. Cytotoxicity and osteogenic properties of composite polycaprolactone/modified hydroxyapatite 3D printed scaffolds, autorzy: P.Kowalczyk, R.Podgórski, J.Latocha, G.Czech, M.Wojasiński, M.Staniszewska, T.Ciach, P.Sobieszuk

Publikacje wyników projektu

  • Morphology-controlled precipitation/remodeling of plate and rod-shaped hydroxyapatite nanoparticles, J. Latocha, M. Wojasiński, O. Janowska, U. Chojnacka, S. Gierlotka, T. Ciach, P. Sobieszuk, 2022, e17897. doi:10.1002/aic.e17897
  • Zgłoszenie patentowe nr P440786, marzec 2022: Filamenty kompozytowe polimer/modyfikowany materiał ceramiczny, sposób ich wytwarzania i zastosowanie, P. Sobieszuk, O. Janowska, J.Latocha, R. Podgórski, M.Wojasiński, T.Ciach

Finansowanie

Badania były finansowane z projektu BIOTECHMED-2 ze środków Politechniki Warszawskiej w ramach Programu Inicjatywa Doskonałości-Uczelnia Badawcza (ID-UB).