Nowoczesny biomateriał z Politechniki Gdańskiej wyróżniony na międzynarodowych targach | WIMiO - Politechnika Gdańska

O targach

INTARG, czyli Międzynarodowe Targi Wynalazków i Innowacji, to wydarzenie, na którym prezentowane są najnowsze osiągnięcia technologiczne, innowacyjne projekty oraz wynalazki z różnych dziedzin o zasięgu krajowym, oraz międzynarodowym. Celem targów jest promocja innowacji, nawiązywanie kontaktów biznesowych oraz wspieranie transferu technologii pomiędzy nauką a przemysłem. W ramach targów odbywają się co roku m.in.: wystawy, konkursy, konferencje, seminaria, a także spotkania B2B.

Innowacyjny cement kostny — efekt współpracy trzech uczelni

Na tegoroczną 17. edycję INTARG koło naukowe „Materiały w Medycynie” z Wydziału Inżynierii Mechanicznej i Okrętownictwa Politechniki Gdańskiej w ramach prowadzonego projektu PLUTONIUM (kierownik projektu — dr inż. Marcin Wekwejt) zgłosiło do konkursu głównego swój wynalazek, a mianowicie „wstrzykiwalny podwójnie wiążący cement kostny na bazie fosforanu magnezowo-potasowego i hydrożelu alginianowego”. Został on przygotowany przez zespół składający się z naukowców PG, GUMed oraz UMK, którymi są:

- Rafał Jesiołkiewicz (Koło naukowe "Materiały w Medycynie", Politechnika Gdańska),

- dr hab. inż. Aleksandra Mielewczyk-Gryń, prof. PG (Wydział Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej Politechniki Gdańskiej),

- dr hab. n. med. Anna Ronowska (Gdański Uniwersytet Medyczny),

- dr hab. Justyna Kozłowska, prof. UMK (Uniwersytet Mikołaja Kopernika),

- dr inż. Marcin Wekwejt (Wydział Inżynierii Mechanicznej i Okrętownictwa Politechniki Gdańskiej).

Współpraca między tymi trzema uczelniami miała kluczowe znaczenie dla projektu. Każda z jednostek dysponuje różnymi zasobami, takimi jak nowoczesne laboratoria, zaawansowany sprzęt badawczy czy rozbudowane bazy danych, co umożliwiło dostęp do szerokiego spektrum narzędzi badawczych. Pozytywnym aspektem takiej współpracy było również wspólne działanie ekspertów, którzy posiadają odmienną wiedzę z zakresu biomateriałów. Wymiana wiedzy i doświadczeń z różnych dziedzin, takich jak inżynieria materiałowo-mechaniczna, chemia oraz medycyna, pozwoliła na realizację zaawansowanych badań interdyscyplinarnych. Te badania wymagały różnych specjalizacji, co w efekcie umożliwiło opracowanie tego innowacyjnego rozwiązania.

Czym jest opracowany cement, charakteryzacja i zastosowanie

To innowacyjny materiał dedykowany do aktywnego leczenia różnego rodzaju defektów kości. Ten biokompozyt oparty jest na połączeniu ceramiki – fosforanu magnezu oraz polimeru – hydrożelu alginianowego. Uzyskuje się go poprzez dwie równocześnie zachodzące reakcje: hydratacji oraz jonowego sieciowania, w wyniku których powstaje cement.

Materiał ten charakteryzuje się wysoką kohezją (nie ulega wymywaniu w środowisku wodnym) i możliwością wstrzykiwania, co umożliwia precyzyjne jego aplikowanie w trudno dostępnych miejscach. Ma przyspieszoną biodegradację oraz uwalnia bioaktywne jony — sprzyjając regeneracji tkanki kostnej. Wykazuje również odpowiednie właściwości fizyko-chemiczne oraz mechaniczne, zapewniając odpowiednią stabilność w miejscu aplikacji. Co najważniejsze, cement jest bezpieczny do stosowania w organizmie ludzkim, co potwierdzają badania komórkowe.

Zastosowania tego biomateriału obejmują głównie minimalnie inwazyjne procedury ortopedyczne, takie jak stabilizacja złamań, wypełnianie ubytków kostnych oraz leczenie defektów krytycznych. Cement ten szczególnie korzystny jest dla pacjentów starszych oraz tych cierpiących na osteoporozę, gdzie szybkie i skuteczne leczenie ubytków kostnych jest kluczowe dla poprawy jakości życia.

Co wyróżnia ten wynalazek

Wynalazek naszych naukowców wyróżnia się na tle istniejących rozwiązań oraz rozwiązuje on główne niedostatki obecnych cementów, takie jak: trudność w kontroli utwardzania, słabą kohezję w środowisku wodnym, problemy ze wstrzykiwaniem, wysoką temperaturę wiązania oraz zbyt wolną biodegradację. Jak wspomnieliśmy wyżej, to materiał biokompozytowy, łączący cechy ceramiczne i polimerowe, co właśnie nadaje mu te unikalne właściwości użytkowe. Ostatecznie zaproponowany cement kostny powstający w ramach projektu PLUTONIUM ma oferować nowoczesne i efektywne rozwiązanie dla pacjentów ortopedycznych, przewyższając dostępne cementy medyczne.

Sukces cementu kostnego na targach

Stworzony na Wydziale Inżynierii Mechanicznej i Okrętownictwa Politechniki Gdańskiej wynalazek został doceniony przez jury konkursu INTARG2024, które zdecydowało o przyznaniu złotego medalu. Nagrodę na 17. edycji Międzynarodowych Targów Wynalazków i Innowacji odebrały studentki Maryia Khamenka oraz Magdalena Górecka.

To nasz pierwszy sukces na tego typu wydarzeniu, a zdobycie "złota" stanowi ogromną motywację do dalszej pracy dla każdego członka koła. W kontekście akademickim złoty medal może polepszyć potencjał naszych projektów oraz samych członków koła, otwierając możliwości na dodatkowe stypendia naukowe lub aplikacje grantowe – komentuje mgr inż. Rafał Jesiołkiewicz, członek projektu PLUTONIUM i przyszły doktorant Wydziału Inżynierii Mechanicznej i Okrętownictwa Politechniki Gdańskiej.

Plany na przyszłość

W związku z sukcesem wynalazku na targach i jego skutecznym działaniem, mogącym zrewolucjonizować regenerację kości w branży ortopedycznej koło naukowe „Materiały w Medycynie” prowadzi dalsze badania, które potwierdzą wszystkie niezbędne wymagania i normy bezpieczeństwa w tego typu rozwiązaniach. Są także wstępne plany na komercjalizację.

Współpracujemy z działami transferu technologii naszych uczelni, aby opracować strategię wdrożenia i rozpoczęliśmy rozmowy z potencjalnymi partnerami biznesowymi.  Jednocześnie, poszukujemy dodatkowych możliwości finansowania, które umożliwiłyby dalszy rozwój tego wynalazku. Planujemy również dalsze uczestnictwo w targach i konferencjach branżowych, aby zaprezentować nasze rozwiązanie szerszej publiczności oraz pozyskać dodatkowe kontakty biznesowe – mówi dr inż. Marcin Wekwejt, kierownik projektu PLUTONIUM na Politechnice Gdańskiej.

Inne technologie i projekty

Poza opisanym cementem kostnym w ramach projektu PLUTONIUM opracowane zostały także inne cztery technologie — oparte na tym fosforanie magnezowo-potasowym oraz różnych hydrożelach syntetycznych, jak i naturalnych. Ponadto koło „Materiały w Medycynie” aktywnie prowadzi również inne projekty, współpracując z Zakładem Technologii Biomateriałów, a mianowicie: opracowanie antybakteryjnej modyfikacji kleju kostnego przeznaczonego do mocowania implantów w kości pod kierownictwem dr. inż. Michała Bartmańskiego, zastosowanie utleniania plazmowego w celu poprawy bioaktywności stopu tytanu do zastosowania na implanty obciążalne pod kierownictwem dr inż. Magdy Rościszewskiej oraz charakterystyka kompozytu nanocelluloza SCOBY/hydroksyapatyt dedykowanego do inżynierii tkanki kostnej pod kierownictwem dr inż. Alicji Stanisławskiej.

A wszystko dla pasji…

Prowadzona działalność koła naukowego „Materiały w Medycynie” to zmaterializowane marzenia jej członków, którzy zamienili wolę w realne działania i zachęcają do tego samego naszą społeczność akademicką. Najważniejsze jest to, aby się nie zniechęcać, gdy coś nie wyjdzie od razu. Nie bać się wychodzić ze swojej strefy komfortu oraz ciągle się rozwijać – mówi członkini koła Magdalena Górecka. Z kolei Anna Melnyk dodaje, jak ważna w takich sukcesach jest współpraca — Wspólne działanie pozwala na wymianę pomysłów, doświadczeń czy wsparcie, gdy napotkamy przeszkodę. A co, gdy, nie mamy jasno ustalonych celów? Maryia Khamenka odpowiada bez cienia wątpliwości — Próbujcie wszystkiego, co Was choć trochę interesuje, i bierzcie udział we wszystkim, w czym możecie.