Tým z Ústavu kovových materiálů a korozního inženýrství úspěšně dokončil řešení projektu „Centrum vývoje moderních kovových biomateriálů pro lékařské implantáty“ v programu Centra kompetence, financovaného TAČR.
Tento projekt, spuštěný v roce 2012 ve spolupráci s předními českými výrobci biomplantátů, vygeneroval celou řadu výstupů v podobě vylepšení současných materiálů či vývoji materiálů zcela nových ve spolupráci s Ústavem skla a keramiky. Kromě firem se navíc na projektu podíleli i naši studenti v rámci bakalářských, diplomových i disertačních prací.
Nové materiály – například biodegradovatelné slitiny hořčíku, vylepšené kobaltové či nové titanové slitiny se dají využít v traumatologii jako dočasné náhrady na zpevnění menší zlomeniny, které se po uplynutí potřebné doby samovolně vstřebají do lidského těla bez rizika zánětu nebo netoxické porézní kovové materiály, které umožňují částečně nahradit kost a propouští tělní tekutiny.
Ani tyto inovace se avšak při vývoji neobešly bez komplikací, například u materiálů na kloubní náhrady sice došlo ke zlepšení otěruvzdornosti, ale zároveň i zhoršení obrobitelnosti, tudíž se muselo navíc zaměřit i na novou technologii broušení a leštění. Nakonec ale byly inovace ve spolupráci s Ústavem biochemie a mikrobiologie úspěšně testovány na zdravotní nezávadnost a v současné době začíná schvalovací řízení, které se ve výsledku projeví v ceně produktu více než obnovy jako takové.
Na tento projekt navazuje značná část nového projektu „Národní centrum kompetence Mechatroniky a chytrých technologií pro strojírenství“.
Jedná se například o biodegradabilní slitiny na bázi zinku s pomalejší dobou rozkladu (korozní rychlostí) než mají doposud uvažované materiály. Ty jsou vhodné v chirurgii na menší zlomeniny, ale u takových zákroků jako je náhrada kostí, kdy je doba srůstu poměrně delší (tzv. augmentace, tedy kostní výplň, která často souvisí s implantací kloubů, dále dlahy a šrouby pro fixaci zlomenin), je současné řešení nedostačující.
Část projektu je také zaměřena na 3D tisk v oblasti biomateriálů, díky kterým se budou moci navrhovat implantáty pacientovi na míru.
Poslední část je zaměřena na problematiku životnosti materiálů (chemické reaktory nebo kompresory) a jejich komplexní poznání v prostředí chemických a biochemických technologiích – doposud totiž existují pouze korozní databáze, které se získávají při haváriích, například při zkorodování trubky či reaktoru.
Tento projekt je prozatím dvouletý, ale předpokládá se, že úspěšné projekty budou prodlužovány. Po úspěšném dokončení vývoje materiálu se totiž musejí provést základní testy potvrzující použitelnost v lidském organismu s následnou schvalovací procedurou, která trvá minimálně pět let.
Ilustrační foto: Mesenchymal stem cells after 24 hours cultured on titanium substrate Autor: Mz888ms [CC BY-SA 4.0], via Wikimedia Commons