Modyfikacja cementu kostnego tak, by uzyskać ochronę antybakteryjną. Dr inż. Marcin Wekwejt obronił doktorat z wyróżnieniem | WIMiO - Politechnika Gdańska

Z kilkuletnich badań wynika, że opracowany cement kostny może znacząco eliminować problemy związane ze stosowaniem dotychczasowych cementów w praktyce klinicznej. W przyszłości, po dodatkowych badaniach klinicznych, mógłby być wykorzystywany jako bioaktywny zamiennik konwencjonalnych cementów na bazie bioinertnego poli(metakrylanu metylu).

Antybakteryjne składniki

W badaniach wykorzystano dostępny komercyjnie akrylowy cement kostny, który udoskonalono trzema typami modyfikatorów w różnych stężeniach i kombinacjach: składników antybakteryjnych (nanocząstek srebra i miedzi), biodegradowalnych (celulozy, chitozanu, fosforanu wapnia, polidioksanonu i magnezu) oraz bioaktywnych (bioszkieł typu 45S5 i 1393-B3).   

– Srebro i miedź w postaci nanocząstek czy ich kombinacje wykazują wysokie właściwości antybakteryjne. Ich zastosowanie w cemencie kostnym  może zarówno posłużyć do uzyskania ochrony, jak i w terapii infekcji, szczególnie w przypadku bakterii antybiotykoopornych. Występował natomiast problem z odpowiednim uwalnianiem nanocząstek do środowiska tkankowego, a miedź okazała się toksyczna. Ze względu na problem z biozgodnością musiała zostać odrzucona. Dlatego zdecydowałem się kontynuować prace badawcze mające na celu poprawę uwalniania nanosrebra. tak, aby cement nie wykazywał właściwości tylko na swojej powierzchni, ale również uwalniał nanocząstki do otoczenia, żeby mogły zwalczać infekcję w środowisku tkankowym. Właśnie dlatego opracowywany cement był modyfikowany wspomnianymi wcześniej komponentami biodegradowalnymi - mówił dr inż. Marcin Wekwejt.

– Natomiast zastosowanie bioaktywnych szkieł miało dodatkowo przyczynić się do poprawy odpowiedzi komórkowej, wraz z jego resorpcją uwalniane są odpowiednie jony, które powodują wzrost i adhezję komórek – stąd bioszkło może pobudzać syntezę nowej tkanki kostnej – zaznaczył dr inż. Wekwejt.

Promotorem rozprawy doktorskiej dr. inż. Marcina Wekwejta był prof. dr hab. inż. Andrzej Zieliński z Instytutu Technologii Maszyn i Materiałów na Wydziale Inżynierii Mechanicznej i Okrętownictwa. Promotorem pomocniczym była natomiast dr n. med. Anna Michno z Zakładu Medycyny Laboratoryjnej Gdańskiego Uniwersytetu Medycznego.

Plany po doktoracie

Obecnie dr inż. Marcin Wekwejt jest współwykonawcą w projekcie naukowym dr. inż. Michała Bartmańskiego dotyczącym opracowania wstrzykiwalnego kleju kostnego do natychmiastowego mocowania implantów tytanowych w kości. W niedalekiej przyszłości chciałby skupić się na otrzymaniu nowego typu innowacyjnych cementów: ceramiczno-polimerowych. – Te, którymi zajmowałem się w swoim doktoracie, były oparte na polimerze (PMMA) z dodatkiem różnych modyfikatorów, ale głównie bioceramiki. Niestety, występował istotny problem z uwalnianiem nieprzereagowanego monomeru MMA. Teraz chciałbym odwrócić swój zamysł i opracować cementy kompozytowe, oparte na matrycy ceramicznej, wzbogaconej dodatkowo sieciowanym polimerem. Rozważam również chwilowe odejście od badań nad modyfikacją antybakteryjną i skupienie się na efektywniejszym leczeniu osteoporozy, która jest poważną chorobą cywilizacyjną.

Działalność organizacyjna

Na etapie doktoratu dr inż. Marcin Wekwejt intensywnie działał w Uczelnianej Radzie Doktorantów naszej uczelni oraz reprezentował ją jako przedstawiciel i członek w różnych komisjach, m.in. Senackiej Komisji ds. Kształcenia, Uczelnianej Komisji ds. Zapewnienia Jakości Kształcenia czy Radzie Dyscypliny Naukowej Inżynierii Materiałowej. Cyklicznie współtworzył również pokazy w Laboratorium Biomateriałów i Biokompozytów popularyzujące naukę. Ostatnio został sekretarzem w Wydziałowej Komisji Rekrutacyjnej.

Ponadto dr inż. Wekwejt prowadzi autorski przedmiot dot. inżynierii biomateriałów w ramach Politechniki Wielu Pokoleń i co roku współorganizuje ogólnopolską konferencje naukową „Implanty”. Podczas wydarzenia zarówno naukowcy, osoby pracujące w przemyśle, jak i lekarze czy studenci i doktoranci omawiają najnowsze trendy czy problemy implantologii. W maju zaplanowana jest już czwarta edycja konferencji.

Na naszym wydziale działa również, prowadzone przez niego, interdyscyplinarne Koło Naukowe „Materiały w Medycynie”, które zrzesza studentów zainteresowanych tematyką inżynierii biomateriałów, głównie w aspekcie ich wytwarzania oraz badań.