3784503006

Wydziału Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej    rmmm'-'

Biomimetyki: marzenia czy rzeczywistość?

Natura jest największym na świecie projektantem. Z miliardami lat doświadczeń i najszerszą istniejącą bazą laboratoryjną, prowadzi badania w każdej dziedzinie nauki i techniki. Rozwiązania wymyślone przez nią od zawsze inspirowały ludzi. Od narzędzi z kości i zębów stosowanych przez ludzi pierwotnych, przez maszyny latające Leonarda Da Vinci po Gecko Roboty używane w dzisiejszych czasach przez antyterrorystów. Biomimetyki stały się w ostatnich latach jedną z najszybciej rozwijających się dziedzin nauki. Dowodzą tego statystyki, z których wynika, że liczba publikacji ze słowem kluczowym 'biomimetics' wzrosła dziesięciokrotnie przez ostatnie 10 lat.

Polem, gdzie zastosowanie biomimetyków jest bardzo szczegółowo badane jest medycyna. Głównym czynnikiem, który ogranicza zastosowanie medyczne materiałów jest ich biotolerancja, a więc zgodność biologiczna. Materiały o dobrej biotolerancji nie wywołują w organizmie żywym reakcji niepożądanych takich jak stany zapalne czy infekcje. Materiałem takim stał się wytwarzany przez człowieka hydroksyapatyt (HA, Cal0(PO4)6(OH)2). Jest on materiałem ceramicznym o składzie chemicznym i fazowym identycznym ze składem tkanki kostnej. Dzięki doskonałej biotolerancji jest on jednym z najbardziej obiecujących materiałów implantacyjnych mających zastosowanie w aplikacjach kostnych.

HA zyskał szerokie zastosowanie ze względu na to, że łączy w sobie możliwość syntetycznego wytwarzania oraz właściwości chemiczne i fizyczne pozwalające na aplikację w organizmie człowieka. Metody wytwarzania HA zapewniają kontrolę nad jego właściwościami fizyczni takimi jak wielkość porów czy kształt implantu. Mają one duży wpływ na właściwości mechaniczne materiału jak również na proces osteointegracji konieczny do prawidłowego działania implantu. Ogromną zaletą wszczepów z HA jest możliwość ich adaptacji do potrzeb konkretnego odbiorcy. Naturalna tkanka kostna może wzrastać w przestrzeni porów a z czasem materiał wszczepu ulega osteoklastom tak samo jak naturalna kość. Zapobiega to, częstemu w przypadku implantów metalicznych, przesztywnieniu kości biorcy.

WWW. DISPA TCH. COM Inspirowany tkanką zwierzęcą HA ze względu na swoją biotolerancję i możliwość kontrolowania jego właściwości chemicznych i fizycznych stał się biomateriałem szeroko stosowanym w medycynie. Mnogość jego możliwości pozwala stwierdzić, że nadal będą nad nim prowadzone badania prowadzące do dostosowania jego parametrów do wymagań biorców przeszczepów.

Za pomoc w zebraniu materiałów do powstania niniejszego artykułu dziękuję szczególnie dr Akiko Yamamoto z Narodowego Instytutu Inżynierii Materiałowej Japonii oraz dr hab. Wojciechowi Święszkowskiemu z Zakładu Projektowania Materiałów Wydziału Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej.