Innowacyjne badania w implantologii. Doktorantka WIMiO na stażu naukowym w Madrycie | WIMiO - Politechnika Gdańska

- Staż w Madrycie to dla mnie nie tylko szansa na rozwój kompetencji naukowych i pracy w międzynarodowym zespole badawczym, ale też realna możliwość wdrożenia nowoczesnych technologii w polskich warunkach. Doświadczenie zdobyte podczas tego wyjazdu pozwoli nie tylko wzmocnić mój doktorat, ale też nawiązać długoterminową współpracę między uczelniami i otworzyć drogę do wspólnych projektów badawczych – mówi mgr inż. Balbina Makurat-Kasprolewicz.

Powierzchnie implantów: antybakteryjne, bioaktywne, odporne na korozję

Doktorantka na stażu realizuje badania w ramach projektu pt. „Biosurface+: Optimization and Advanced Characterization of Micro-Arc Oxidized Coatings for Bone Tissue Regeneration Applications”. Głównym celem jest rozwój oraz zaawansowana analiza funkcjonalnych warstw wytwarzanych metodą MAO na stopie tytanu Ti-13Nb-13Zr oraz czystym magnezie (Mg) – materiałach o dużym potencjale zastosowania w inżynierii tkanki kostnej.

- Celem tych warstw jest zwiększenie odporności na korozję oraz nadanie powierzchniom właściwości antybakteryjnych i bioaktywnych, które wspierają integrację z tkanką kostną, przy jednoczesnym zachowaniu cytozgodności. Pracuję zarówno nad tworzeniem nowych warstw (m.in. przy użyciu niedostępnego na Politechnice Gdańskiej systemu AC), jak i nad ich dokładną charakterystyką fizykochemiczną i biologiczną, korzystając z wysokospecjalistycznej aparatury dostępnej na CUM – dodaje doktorantka.

Zastosowanie w przyszłości

Opracowywane przez mgr inż. Balbinę Makurat-Kasprolewicz warstwy mogą mieć potencjalne zastosowanie zarówno w trwałych implantach ortopedycznych i stomatologicznych (w przypadku stopu Ti-13Nb-13Zr), jak i w biodegradowalnych rusztowaniach wspierających regenerację tkanki kostnej (w przypadku czystego magnezu).

- Dzięki zwiększonej odporności na korozję, bioaktywności i właściwościom przeciwdrobnoustrojowym mogą nie tylko przyspieszać gojenie, ale też znacząco zmniejszać ryzyko powikłań pooperacyjnych, takich jak infekcje czy odrzut implantu. Warto jednak podkreślić, że wdrożenie nowych rozwiązań na rynek medyczny to długi i złożony proces, który potrafi trwać nawet kilkanaście lat – ze względu na rygorystyczne procedury certyfikacji, testy kliniczne oraz konieczność spełnienia wymogów bezpieczeństwa i skuteczności – tłumaczy doktorantka.

Medycyna to jednak niejedyny obszar zastosowań technologii MAO. Możliwe jest jej wykorzystanie również w przemyśle – np. w lotnictwie, motoryzacji czy elektronice – wszędzie tam, gdzie wymagana jest trwała, funkcjonalna i odporna na zużycie modyfikacja powierzchni metali lekkich.

Praca nad „warstwami”

Badania mgr inż. Balbiny Makurat-Kasprolewicz obejmują zarówno pełną analizę warstw wytworzonych wcześniej na Politechnice Gdańskiej metodą DC MAO, jak i warstw nowego typu, powstających w Madrycie metodą AC MAO. Wszystkie warstwy są szczegółowo charakteryzowane z wykorzystaniem zaawansowanych technik dostępnych na Uniwersytecie Complutense, w tym m.in.:

• transmisyjnej mikroskopii elektronowej (TEM) – do analizy struktury przekroju warstw,
• elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej (EIS) – do oceny długoterminowej odporności korozyjnej,
• testów przeciwdrobnoustrojowych – z użyciem bakterii Escherichia coli i Staphylococcus aureus,
• badań degradacji materiałów magnezowych – z oceną wydzielania wodoru i zmian topografii powierzchni.

Mentoring 

Mentorką projektu jest prof. Endzhe Matykina – ceniona badaczka z ogromnym dorobkiem naukowym. Specjalizuje się w inżynierii powierzchni metali lekkich (takich jak magnez, tytan czy aluminium) oraz kompozytów do zastosowań biomedycznych i transportowych. Jej prace koncentrują się na rozwoju funkcjonalnych warstw ochronnych, odporności na zużycie i korozję, bioaktywności i zrównoważonym rozwoju materiałów. Prof. Matykina jest autorką ponad 140 publikacji, 3 patentów oraz współautorką wielu projektów badawczych, w tym międzynarodowych konsorcjów naukowych współpracujących z przemysłem, m.in. z firmami Airbus, Henkel czy Akzo Nobel. 

Staż naukowy mgr inż. Balbiny Makurat-Kasprolewicz potrwa do 13 października 2025 r.