Materiał tytanowy z przeznaczeniem na implant i sposób jego wytwarzania

ZESPÓŁ AUTORSKI:

Politechnika Poznańska

• MARIUSZ SANDOMIERSKI,
• MONIKA ZIELIŃSKA,
• ADAM VOELKEL

CO MOŻNA OSIĄGNĄĆ DZIĘKI WYNALAZKOWI?

Dzięki zastosowaniu rozwiązania uzyskano następujące efekty techniczno-użytkowe:
• prostota wykonania,
• krótki czas wymagany do otrzymania materiału,
• ekonomiczność procesu (tanie odczynniki, niska temperatura wymagana podczas modyfikacji),
• otrzymany materiał pozwala na uwalnianie leku z powierzchni implantu co pozwala na jego miejscowe dostarczanie,
• duża wydajność procesu otrzymywania materiału z powierzchniowo przyłączonym lekiem,
• możliwość zastosowania dla wszystkich kształtów i wymiarów endoprotez.

ISTOTA WYNALAZKU

Przedmiotem wynalazku jest materiał tytanowy z przeznaczeniem na implant, do którego powierzchni przyłączono leki na osteoporozę i sposób jego wytwarzania. Osteoporoza to choroba układu kostnego polegająca na zaburzeniu homeostazy pomiędzy aktywnością osteoklastów i osteoblastów, objawiająca się obniżeniem jakości i gęstości mineralnej tkanki kostnej. Prowadzi to do kruchości kości i podatności na złamania. Istotą wynalazku jest materiał tytanowy z przeznaczeniem na implant - tytan lub stop tytanowy - pokryty warstwą zeolitu i z przyłączonym do jego powierzchni, poprzez silne oddziaływania z jonem dwuwartościowym, bisfosfonianem w wzorze 1 gdzie M2+ oznacza kation dwuwartościowy, a R1 i R2 dowolny podstawnik.
Tego typu rozwiązanie pozwala na zastosowania zeolitu na powierzchni tytanu jako inteligentnego nośnika uwalniającego lek pod wpływem płynów ustrojowych bezpośrednio w miejscu choroby. Uwalnianie leku z powierzchni tego materiału przebiega stopniowo pod wpływem płynów ustrojowych. Kontrolowane i długotrwałe dostarczanie leku na niskim poziomie powoduje, że nie dojdzie do toksyczności miejscowej. Uwalnianie leku wynika z wymiany jonów dwuwartościowych na jony jednowartościowe na skutek czego zanikają interakcje pomiędzy warstwą zeolitową, a bisfosfonianem. Materiał może być stosowany do każdego rodzaju implantów, w szczególności endoprotez porowatych i nieporowatych.
Istotą wynalazku jest także sposób wytwarzania materiału tytanowego z warstwą zeolitową i przyłączonym lekiem (bisfosfonianem) polegający na tym, że materiał tytanowy umieszcza się w mieszaninie glinianu sodu, krzemianu sodu i wodorotlenku sodu w podwyższonej temperaturze, korzystnie 80°C. Następnie materiał poddaje się wymianie jonowej z jonami dwuwartościowymi. Ostatnim etapem jest przyłączenie bisfosfonianu do powierzchni zmodyfikowanego stopu na skutek interakcji pomiędzy jonami dwuwartościowymi, a bisfosfonianem, poprzez umieszczenie materiału tytanowego po wymianie jonowej w roztworze ryzedronianu na jeden tydzień w temperaturze 35 °C.

POTENCJAŁ KOMERCJALIZACYJNY WYNALAZKU

Wynalazek może zostać wykorzystany w modyfikacji implantów tytanowych. Polepszy on właściwości np. endoprotez, które są szeroko wykorzystywane u wielu pacjentów. Modyfikacja powierzchni przy użyciu techniki zaproponowanej w wynalazku pozwoli na wytwarzanie endoprotez, które nie będą odrzucane przez organizm ze względu na szybszy narost kości na ich powierzchni. Szybszy narost kości wynika z tego, że endoprotezy zostaną zmodyfikowane zeolitem, który wspomaga osteointegrację. Dodatkowo z powierzchni takich implantów będzie uwalniany lek na osteoporozę w małych nietoksycznych dawkach. Lek ten uwalnia się przez ponad 7 miesięcy co jest okresem bardzo długim dotychczas nie opisanym w literaturze. Długie uwalnianie leku pozwoli na zredukowanie lub rezygnację z przyjmowania leków doustnie co przyczyni się do poprawy jakości życia pacjentów. Endoporoteza przygotowana na podstawie wynalazku pozwoli na szybszy powrót pacjenta do zdrowia po operacji i poprawę jego zdrowia długofalowo.