Dentystyczne implanty na miarę
Pracują nad nimi wspólnie naukowcy z Politechniki Wrocławskiej i tajwańskiego National Taipei University of Technology
TE NOWOCZESNE IMPLANTY dentystyczne powstają z wydrukowanych w technice 3D struktur ceramicznych połączonych z metalowym rdzeniem. Dzięki wykorzystaniu bi odegra d owalnego magnezu tkanka kostna będzie mogła w taki implant stopniowo wrastać.
Rusztowanie implantu powstaje z tlenków glinu i jest wytwarzane metodą przyrostową – czyli tzw. drukiem 3D – co gwarantuje, że będzie on idealnie dopasowany do potrzeb konkretnego pacjenta.
W górnej części (koronie) struktura ceramiczna jest lita, a dolna (korzeń) porowata, dzięki czemu można ją nasycić ciekłym metalem – stopem magnezu. Zmniejszy to kruchość struktury, a sam rdzeń będzie początkowo pełnił funkcję „kotwicy”, utrzymując implant w szczęce. Natomiast magnez stopniowo będzie ulegał degradacji, robiąc miejsce dla wrastającej tkanki kostnej. W efekcie implant stanie się bardzo stabilny – wbudowany w ludzką tkankę.
Cały proces zaczyna się na Tajwanie, gdzie naukowcy opracowują odpowiednie preformy ceramiczne o porowatości otwartej, czyli te struktury, które w połączeniu z metalowym rdzeniem stworzą implant. Następnie trafiają one na Politechnikę Wrocławską. Tutaj badacze z Katedry Inżynierii Elementów Lekkich, Odlewnictwa i Automatyki na Wydziale Mechanicznym nasycają je metalem – biokompatybilnym stopem magnezu. Zajmuje się tym zespół prof. Krzysztofa Naplochy, w którym pracują dr inż. Anna Dmitruk, dr inż. Adrianna Filipiak-Kaczmarek i Natalia Raźny.
„Jesteśmy we wstępnym etapie naszego projektu, dlatego na razie testujemy dwie techniki odlewnicze i później wybierzemy tę bardziej korzystną – opowiada dr inż. Anna Dmitruk z Politechniki Wrocławskiej. – Pierwsza to metoda infiltracji ciśnieniowej, a dokładnie prasowania ze stanu ciekłego, w której ceramiczną kształtkę umieszczamy w komorze prasy i zalewamy ciekłym metalem; następnie, opuszczając tłok, wprasowujemy ciekły metal w porowatości preformy. Drugą techniką jest, stosowane na przykład w jubilerstwie, odlewanie precyzyjne. W tym przypadku najpierw tworzymy gipsową formę dla przygotowanego wcześniej modelu z wosku lub tworzywa sztucznego”.
Naukowcy z Politechniki Wrocławskiej prowadzą także wiele testów prototypów implantu – m.in. badania wytrzymałościowe, jakości połączenia oraz rozszerzalności cieplnej. Wszystko po to, by sprawdzić, czy pod wpływem zmiany temperatur materiały tworzące kompozyt nie będą różnie zmieniać objętości, co mogłoby na przykład prowadzić do pęknięć.
Próbki implantów są też poddawane procesowi plazmowego utleniania elektrolitycznego, nazywanego również utlenianiem mikrołukowym. Dzięki niemu magnez, którym nasycane są struktury ceramiczne, nie utlenia się tak szybko – a proces jego degradacji następuje stopniowo.
„Taką próbkę umieszczamy w zbiorniku wypełnionym elektrolitem – mówi Natalia Raźny z Politechniki Wrocławskiej. – Próbka i inny metalowy element układu to odpowiednio anoda i katoda. W układzie wytwarzamy wysokie napięcie elektryczne, które prowadzi do powstawania wyładowań plazmowych na powierzchni próbki. W efekcie powstaje na niej cienka porowata powłoka z tlenku magnezu o grubości mierzonej w mikrometrach. Ta powłoka ma właściwości antykorozyjne i zwiększa odporność na ścieranie, a w przypadku implantu najważniejszą dla nas jej właściwością jest to, że spowalnia resorpcję magnezu w organizmie.”
Prace nad stworzeniem prototypu implantu potrwają trzy lata.