Vývoj a štúdium bioaktívneho Ti+Mg kompozitu BIACOM® pre aplikáciu zubného implantátu
11. 12. 2022 | videné 245-krát
Bol vyvinutý unikátny čiastočne biodegradovateľný kompozit (BIACOM®) na báze titánu (Ti) ako materiál na používanie v prostodontickej chirurgii. BIACOM® sa pripravuje metódami práškovej metalurgie, kde sa do nosnej matričnej Ti štruktúry pridáva biologicky odbúrateľná zložka – horčík (Mg) v optimálnom obsahu 17 objemových % vo forme účelovo usmernených a navzájom spojitých mikrovlákien. Vďaka špecifickej mikroštruktúre zabezpečuje bioinertná permanentná Ti matrica mechanické vlastnosti implantátu počas celej doby jeho funkcie v ľudskom tele. Vďaka Mg zložke BIACOM® minimalizuje základné nedostatky súčasných komerčných Ti implantátov – tzv. stress-shielding efekt a nedostatočnú povrchovú bioaktivitu. Mg znižuje Youngov modul (E) a tým aj redukuje mechanickú nekompatibilitu implantátu s kosťou. Po zavedení implantátu sa navyše Mg zložka v reakcii s ľudským tkanivom a tekutinami selektívne a kontrolovane odbúrava, čo je sprevádzané postupným vznikom povrchových pórov. To vedie k ďalšiemu pozitívnemu zníženiu E, pričom odbúraný Mg sa postupne nahrádza novým tkanivom. Prítomnosť Mg vedie k zlepšeniu osseointegrácie a k následnej tvorbe kvalitnej mechanickej väzby na rozhraní implantátu s kosťou. BIACOM® si pritom zachováva dostatočné mechanické a únavové vlastnosti, čo ho robí vhodným na aplikácie, pri ktorých je implantát vystavený intenzívnemu a cyklickému mechanickému zaťaženiu (napr. zubné implantáty). In vitro štúdia odpovede štyroch bunkových kultúr na vzorky BIACOM® nepriamou kontaktnou metódou poukázala na nutnosť stabilizácie povrchu vzoriek vzhľadom na vysokú mieru degradácie Mg v prvotnom štádiu expozície. Boli optimalizované dva odlišné spôsoby stabilizácie povrchu vzoriek, ktoré viedli k žiaducej viabilite a proliferácii buniek a k negatívnemu cyto/geno-toxickému efektu. V spolupráci s MARTIKAN, s. r. o., boli vyrobené pilotné zubné implantáty BIACOM®. Tie boli následne testované s pozitívnym výsledkom na únavovú životnosť a in vitro biologickú odpoveď podľa príslušných noriem pre biomedicínske implantáty.
Ústav materiálov a mechaniky strojov SAV
Riešitelia: Martin Balog, Ahmed Mohamed Hassan Ibrahim, Peter Krížik
-
HASSAN IBRAHIM, Ahmed Mohamed – BALOG, Martin – KRÍŽIK, Peter – NOVÝ, František – CETIN, Yuksel – ŠVEC, Peter, Jr. – BAJANA, Oto – DRIENOVSKÝ, Marián. Partially biodegradable Ti-based composites for biomedical applications subjected to intense and cyclic loading. In Journal of Alloys and Compounds. 2020, vol. 839, s. 1 – 13. (2019: 4.650 – IF, Q1 – JCR Best Q, 1.055 – SJR, Q1 – SJR Best Q). ISSN 0925-8388.
-
CETIN, Yuksel – HASSAN IBRAHIM, Ahmed Mohamed – GUNGOR, Aysen – YILDIZHAN, Yasemin – BALOG, Martin – KRÍŽIK, Peter. In vitro evaluation of a partially biodegradable TiMg dental implant: The cytotoxicity, genotoxicity and oxidative stress. In Materialia. 2020, vol. 14, s. 1 – 9. (2019: 0.643 – SJR, Q2 – SJR Best Q). ISSN 2589-1529.