BiLaTex - Nova generacija bioaktivnih lasersko teksturiranih Ti/HAP implantatov

Spletna stran

biomaterialypk.pl/bilatex

Trajanje projekta

2023 - 2026

Kategorija projekta

M-ERA.NET

Kontakt

prof. dr. Mitjan Kalin

Partnerji

  • Tehnološka univerza v Krakovu (Poljska)
  • Tehnološka univerza v Talinu (Estonija)
  • ATMAT Sp. z o.o. (Poljska)

Bolezni mehkih tkiv in kosti prizadenejo stotine milijonov ljudi po vsem svetu. Izguba kostnega tkiva zaradi travme ali bolezni predstavlja klinični problem, ki letno prizadene več kot 20 milijonov ljudi po vsem svetu, s pomembnimi zdravstvenimi, socialnimi in ekonomskimi posledicami. Podatki Scorecard za osteoporozo v Evropi (SCOPE) kažejo, da so povezani letni stroški, povezani z osteoporozo, 37,5 milijard EUR (leta 2010 v 29 državah članicah EU) z izgubo 1 milijona kakovostno prilagojenih let življenja (QALY). Stroški, povezani z oskrbo osteoporoze – zdravljenjem krhkih zlomov in farmakološkimi stroški, so se v letu 2019 še povečali (56,9 milijarde EUR, +64 %). Poleg tega neizogibne naključne poškodbe povzročajo nenehno rast povpraševanja po vsadkih za okvare dolgih kosti ali nosilne aplikacije.

Strateški cilj tega projekta je okrepiti interdisciplinarne raziskave od TRL 2 do TRL 4, da bi prikazali inovativne materialne sisteme in metode za pripravo implantatov za regenerativno medicino.

Eden od ciljev inovacij je razvoj nove generacije gradientnih Ti/HAp kompozitnih biomaterialov, izdelanih z nadzorovano termodinamično metalurgijo prahu (PM), tehnikami litja in aditivno izdelanih kompleksnih biomimetičnih funkcionalno razvrščenih trojno periodičnih minimalnih površin (TPMS) s selektivnim laserskim taljenjem /sintranje (SLM/S). Naslednji prepoznavni inovativni cilj projekta “BiLaTex” je uporaba tehnik laserskega teksturiranja (LT) za oblikovanje dobro definiranih drobnih žepkov, ki odpirajo osnovno poroznost, kar izboljša celični transport in rast celic. Poleg tega bodo laserski žepki služili kot majhna skladiščna mesta za protivnetno zdravilo in/ali bioaktivne komponente, da se izboljša proces celjenja po implantaciji. Za zapiranje vdolbin in zaščito bioaktivnega materiala bo uporabljeno 3D-tiskanje PLA (polilaktida) na vdolbine z modeliranjem taljenega nanosa (FDM).

Tehnološki koncepti pokrivajo celotno inovacijsko verigo od sintranja materialov po napredni poti PM in AM prek selektivnega laserskega sintranja in taljenja (SLS/SLM) do strukturiranja površine implantata z laserskim teksturiranjem in vgradnjo biološko aktivne komponente s tehnologijo 3D tiskanja.

Pričakovani rezultati projekta “BiLaTex” so:

✔ Oblikovanje in simulacija biomimetičnih nosilnih struktur ter izbira optimalnih arhitektur za implantat, ki posnema kost, s kortikalnimi in trabekularnimi kostnimi komponentami, za popravilo defektov kritične velikosti kosti.

✔ Razvoj inovativnih biomimetičnih funkcionalno gradientnih implantatov TPMS Ti, ki sinergijsko povečajo učinek celjenja kostnih defektov človeškega telesa, z uporabo AM pristopa preko SLM/S

✔ Zmanjšanje stroškov proizvodnje implantatov z modifikacijo zgornje površine ulitka iz Ti-zlitine z gradientno plastjo PM Ti/HAp

✔ Zagotavljanje bogate oskrbe z biološko aktivnimi komponentami z doseganjem želene strukture por na implantabilnem biomaterialu z uporabo LT tehnike

✔ Možnost uporabe večnamenskega implantata, ki se uporablja v različnih cikličnih pogojih obremenitve in v več človeških telesnih tekočinah s celično linijo, podobno osteoblastom

✔ Povečanje biofunkcionalnosti implantatov s FDM 3D tiskanjem biološko aktivne komponente (protivnetnega zdravila ali rastnih faktorjev)

✔ Zmanjšanje protimikrobne aktivnosti biomateriala s sterilizacijskim sistemom, vključenim v 3D tiskalnik z zaprto komoro.

»BiLaTex« bo koristno prispeval k izboljšanju zanesljivosti procesov inženiringa trdih tkiv v različnih aplikacijah, kot je medicina regeneracije kolenskega ali kolčnega sklepa, zdravljenje osteoporoze in osteoartritisa. Predlagano delo ponuja koristen potencial za ustvarjanje naprednih materialov in komponent z vrhunskimi lastnostmi in novimi funkcionalnostmi, kar bo povečalo konkurenčnost evropskega zdravstva.