Przyszłość implantów. Praca dr. Łukasza Pawłowskiego nagrodzona przez PTM | WIMiO - Politechnika Gdańska

- To dla mnie ogromne wyróżnienie i ukoronowanie pracy badawczej podczas studiów doktoranckich. Nagroda potwierdza wartość naukową i potencjalne zastosowania praktyczne moich badań. Jest również motywacją do dalszego rozwoju naukowego i kontynuacji pracy nad innowacyjnymi rozwiązaniami w dziedzinie materiałów biomedycznych – mówi dr inż. Łukasz Pawłowski.

Reakcja na środowisko

Badania dr. inż. Łukasza Pawłowskiego obejmowały projektowanie, wytwarzanie i charakterystykę powłok kompozytowych na powierzchniach tytanowych. Powłoki były osadzane metodą elektroforetyczną z precyzyjną kontrolą parametrów procesu, takich jak stężenie składników w zawiesinie, napięcie i czas osadzania. Kluczowym celem było uzyskanie powłok, które są stabilne w neutralnym środowisku, ale reagują na obniżone pH, uwalniając nanocząstki srebra wykazujące działanie antybakteryjne, przy zachowaniu działania osteointegracyjnego tych powierzchni.

- Zastosowane nanocząstki srebra działają jako czynnik antybakteryjny uwalniany w sposób kontrolowany w warunkach obniżonego pH, charakterystycznych dla stanów zapalnych wokół implantów. Proces wytwarzania powłok opierał się na metodzie osadzania elektroforetycznego – technice umożliwiającej precyzyjne naniesienie powłok kompozytowych na powierzchnie metaliczne (nawet te o złożonych kształtach). Wybór tej metody pozwolił na uzyskanie jednolitych, dobrze przylegających powłok o pożądanych właściwościach – zaznacza.

Prowadzone badania

Naukowiec w badaniach realizowanych w ramach pracy doktorskiej skupił się na projektowaniu i wytwarzaniu takich powłok opartych na chitozanie – naturalnym polimerze, który w połączeniu z innymi składnikami: poli(4-winylopirydyną) (P4VP) czy Eudragitem, wykazuje wrażliwość na kwaśne środowisko.

Przeprowadzone badania obejmowały m.in. charakterystykę mikrostruktury powłok, pomiary chropowatości i zwilżalności powierzchni, badania odporności na korozję, testy kontrolowanej degradacji w płynach symulujących środowisko ludzkiego organizmu, ocenę działania antybakteryjnego oraz badania cytotoksyczności (przeprowadzone we współpracy z Gdańskim Uniwersytetem Medycznym i Uniwersytetem w Erlangen, Niemcy).

Zastosowanie w medycynie

Inteligentne powłoki mogą być zastosowane w implantach, a dokładniej w endoprotezach stawu biodrowego oraz w implantach stomatologicznych.  Powłoki mogą znacząco zmniejszać ryzyko infekcji pooperacyjnych, które są jedną z głównych przyczyn komplikacji związanych z implantami. Eliminacja takich komplikacji nie tylko ogranicza konieczność usuwania implantów, ale także zmniejsza potrzebę stosowania antybiotykoterapii, co jest szczególnie istotne w kontekście rosnącej odporności na antybiotyki.  -  Dodatkowo zastosowanie matrycy na bazie chitozanu w połączeniu z P4VP i Eudragitem pozwala uniknąć zjawiska „burst release” – nagłego uwalniania dużej dawki substancji aktywnej, która może być toksyczna dla pacjenta. Dzięki temu proces uwalniania substancji jest stopniowy i bezpieczny, co podnosi skuteczność i bezpieczeństwo implantów – mówi naukowiec.

Jak podkreśla dr inż. Łukasz Pawłowski, badania te są bardzo istotne, ponieważ zastosowanie ich w praktyce medycznej może przyczynić się do poprawy jakości życia pacjentów po zabiegach implantacyjnych.

Dr inż. Łukasz Pawłowski obronił pracę doktorską we wrześniu 2023 r.