Wydział Inżynierii Chemicznej i Procesowej » Nauka » Zespoły badawcze » Laboratorium Otrzymywania i Funkcjonalizacji Nanohydroksyapatytu (LabOFn) »
Projekt: Druk 3D kompozytów polikaprolakton/modyfikowany nanohydroksyapatyt o właściwościach mechanicznych i osteoindukcyjnych wymaganych dla implantów kostnych
Cel projektu
Leczenie ubytków kostnych może być realizowane za pomocą materiałów ceramicznych, w tym nanohydroksyapatytu (nHAp). Poważnym ograniczeniem tej metody jest kruchość takich nanocząstek. Rozwiązaniem tego problemu jest poprawienie ich właściwości mechanicznych przez stosowanie materiałów kompozytowych polimer/ceramika. Szczególnym przypadkiem leczenia ubytków kostnych, zyskującym szybko popularność ze względu na wzrost zainteresowania technikami druku 3D, jest medycyna personalizowana. Jednak druk 3D kompozytów również niesie za sobą pewne ograniczenia, takie jak problemy z dyspergowaniem nanocząstek ceramicznych w polimerze i ich integracją z polimerem. Konieczne jest również takie połączenie i dobranie ilości składników kompozytu, które pozwolą na zachowanie właściwości biologicznych jakie wykazuje nHAp.
Celem projektu jest opracowanie procesu otrzymania kompozytowych implantów kostnych na drodze druku 3D o właściwościach osteoindukcyjnych bez pogorszenia właściwości mechanicznych kompozytu.
Planowane efekty projektu
Nowatorstwo proponowanych badań, w porównaniu do znanych nam doniesień literaturowych, polega na określeniu nie tylko wpływu powierzchniowej modyfikacji nHAp, morfologii nHAp i ich zawartości na właściwości mechaniczne otrzymywanych kompozytów, ale również określeniu jaki bezpośredni wpływ takie materiały będą wywierały na hodowane in vitro macierzyste komórki ludzkie. To krok w stronę otrzymania materiałów kompozytowych do stosowania w najpopularniejszej technice druku 3D.
Realizacja
Projekt został podzielony na cztery zadania opisane w szczegółach poniżej.
- Zadanie 1: Synteza i modyfikacja nanocząstek hydroksyapatytu o różnych morfologiach
- Zadanie 2: Wytworzenie kompozytowych implantów drukowanych w technologii FDM
- Zadanie 3: Badania in vitro cytotoksyczności, proliferacji i osteoindukcji komórek
- Zadanie 4: Przygotowanie wniosku patentowego
Szczegóły dotyczące przebiegu i realizacji zadań oraz wyników zostaną upublicznione po opublikowaniu zgłoszenia patentowego oraz przygotowanego artykułu.
Zespół
- dr hab inż. Paweł Sobieszuk, prof. uczelni - kierownik
- dr inż. Michał Wojasiński
- mgr inż. Rafał Podgórski
- mgr inż. Joanna Latocha
- mgr inż Piotr Kowalczyk
- dr inż Maciej Trzaskowski
- mgr inż. Kornel Prystupiuk
- Studentki:
- Gabriela Czech
- Oliwia Janowska
Prezentacje wyników projektu - konferencje
- #CEBioForum 2023, prezentacja zgłoszonej do opatentowania technologii przez P. Sobieszuka i M. Wojasińskiego
- 7th International Conference on Multifunctional, Hybrid and Nanomaterials, konferencja międzynarodowa, Genua 2022, prezentacja pt. Controlled preparation of hydroxyapatite nanoparticles in sphere, rod or plate shape, autorzy: P.Sobieszuk, J.Latocha, M.Wojasiński, O.Janowska, U.Chojnacka, S.Gierlotka, T.Ciach
- 7th International Conference on Multifunctional, Hybrid and Nanomaterials, konferencja międzynarodowa, Genua 2022, plakat pt. Mechanical properties of composite polycaprolactone/modified hydroxyapatite filaments and 3D prints, autorzy: R.Podgórski, J.Latocha, M.Wojasiński, O.Janowska, T.Ciach, P.Sobieszuk
- 7th International Conference on Multifunctional, Hybrid and Nanomaterials, konferencja międzynarodowa, Genua 2022, plakat pt. Cytotoxicity and osteogenic properties of composite polycaprolactone/modified hydroxyapatite 3D printed scaffolds, autorzy: P.Kowalczyk, R.Podgórski, J.Latocha, G.Czech, M.Wojasiński, M.Staniszewska, T.Ciach, P.Sobieszuk
Publikacje wyników projektu
- Mechanically Suitable and Osteoinductive 3D-printed Composite Scaffolds with Hydroxyapatite Nanoparticles Having Diverse Morphologies for Bone Tissue Engineering, M. Wojasiński, R. Podgórski, P. Kowalczyk, J. Latocha, K. Prystupiuk, O. Janowska, S. Gierlotka, M. Staniszewska, T. Ciach, P. Sobieszuk, Journal of Biomedical Materials Research Part B: Applied Biomaterials, 2024, 112(6):e35409. doi:10.1002/jbm.b.35409
- Morphology-controlled precipitation/remodeling of plate and rod-shaped hydroxyapatite nanoparticles, J. Latocha, M. Wojasiński, O. Janowska, U. Chojnacka, S. Gierlotka, T. Ciach, P. Sobieszuk, 2022, e17897. doi:10.1002/aic.e17897
- Zgłoszenie patentowe nr P440786, marzec 2022: Filamenty kompozytowe polimer/modyfikowany materiał ceramiczny, sposób ich wytwarzania i zastosowanie, P. Sobieszuk, O. Janowska, J.Latocha, R. Podgórski, M.Wojasiński, T.Ciach
Finansowanie
Badania były finansowane z projektu BIOTECHMED-2 ze środków Politechniki Warszawskiej w ramach Programu Inicjatywa Doskonałości-Uczelnia Badawcza (ID-UB).