Igazgató: Prof. BÁRSONY István DSc, H-1525 Budapest, Konkoly-Thege M. út 29-33, Tel.:+361-3922225, Fax:+361-3922226

MFA Nyári Iskola Középiskolásoknak

LUKÁCS István Endre #09a - HIDROXIAPATIT és polimer alapú biokompatibilis nanokompozitok
Témavezető 1.: LUKÁCS István Endre, Tel.:392-1538, Épület:26., Szoba:124., E-mail:lukacsi@mfa.kfki.hu,lukacs.istvan@ttk.mta.hu, GEarth:(KFKI_26)
dr. GERGELY Gréta #09a -
Témavezető 2.: dr. GERGELY Gréta, Tel.:392-2222-3277, Épület:26., Szoba:17., E-mail:gergelyg@mfa.kfki.hu,gergely.greta@ttk.mta.hu, GEarth:(KFKI_26)

(GERGELY Gréta Ph.D., BALÁZSI Csaba Ph.D., WÉBER Ferenc, LUKÁCS István Endre)

Az elmúlt pár évtizedben a biokeramikus anyagokból készített implantátumokkal számos ember életminőségének javulását érték el a kutatók és az orvosok. Ezeket a speciális anyagokat (alumínium oxid, hidroxiapatit (HAp), amelyeket cirkónium oxid, illetve bioaktív üvegekkel stabilizálnak) sikeresen alkalmazzák a test sérülései, sok esetben csontok rekonstrukciója során. A hidroxiapatit kémiai szempontból nagymértékben hasonlít a csont fő alkotó elemére, így ennek köszönhetően a szervezet jól befogadja. Ezért ha különböző fém implantátumok felületét hidroxiapatittal bevonjuk, a gyógyulási folyamat sokkal hamarabb végbemegy. A bevonat nélkül a szervezet könnyen "idegen testnek" tekinti a beültetett implantátumot, viszont HAp bevonattal könnyebben a "magáénak" érzi. Ezen kívül a HAp-ot por, pórusos alakos test és hibrid kompozit formájában is használják, leginkább térkitöltő anyagként, kivált arc és szájsebészeti eljárásoknál.

HAp és forrása
1. ábra. Hidroxiapatit és forrása: (A): tojáshéj, (B): kiégetett tojáshéj (elektronmikroszkópos kép), (C): HAp por (elektronmikroszkópos kép)

A hidroxiapatit előállítása tojáshéjból és kagylóból történik (1. ábra). Az alapanyagokat mechanokémiai eljárásnak kitéve nanoszerkezetű hydroxyapatitot nyerünk. Az eljárás előnye, hogy környezetvédelmi szempontból is hasznos, hiszen egy egyébként eldobandó melléktermék hasznosítása történik meg ezáltal. A nano méretű szemcsékből álló hidroxiapatitból biokerámia termékek és bioplimer kompozitok előállítására van lehetőség.

Nanokristályos hidroxiapatit.
2. ábra. Tojáshéjból készített nanokrostályos kettős szerkezetű hidroxiapatit.

Biopolimerekbe a hidroxiapatit nanoszemcséket belekeverve, orvosi szempontból nagyon érdekes, vattaszerű anyag állítható elő egy "elektrospinning" (elektromos fonás) nevű eljárással. Ez a vattaszerű anyag a nanoméretek tartományába eső vastagságú szálakat tartalmaz, melyek egy 3-dimenziós szerkezezetet alkotnak (2. és 3. ábra). Bioaktivitása, biokompatibilitása és térkitöltő szerepe miatt egyaránt érdekes.

A HAp polimer szálas szerkezete.
3. ábra. A hidroxiapatit-polimer kompozit szálas szerkezete.

Abban az esetben, ha a csontnak el kell távolítani egy részét, mert például rákos lett, akkor a hiányzó csont pótlására alakos termékeket használnak. Ezek megfelelő pórusokkal kell rendelkezzenek (4. ábra) annak érdekében, hogy a gyógyulási folyamatban szorosabban és egyszerűbben át tudják szőni a sejtek.

Pórusos implantátum.
4. ábra. Pórusos szerkezetű implantátum, mely "rapid prototyping"-gal, azaz gyors prototípus eljárással készült.

Kiegészítő, vagy alternatív megoldásként hidroxiapatit szemcséket tartalmazhatnak, melyek szövetbarát tulajdonságukkal segítik a gyors sejtképződést és ezáltal a gyógyulást, továbbá nagymértékben csillapítják a kilökődési immunreakciókat is. Mindezek mellett az implantátumokba hatóanyagok is elhelyezhetők, így ezek a hatásukat közvetlenül ki tudják fejteni (5. ábra).


Pórusos implantátum.
5. ábra. A sérült részek helyreállítására használt polimer töltőanyagok a megfelelő hatóanyagokkal.





A kutatási héten a következőket fogjuk csinálni:
- A tojáshéjat kiégetjük, majd egy
- ún. attritoros őrlést követően
- hőkezelésnek fogjuk alávetni.
- Az előállított HAp-ot a szerkezetét ellenőrizendő röntgendiffrakcióval és pásztázó elektronmikroszkóppal is megvizsgáljuk,
- majd egy ún. elektroszpinninges eljárással vattaszerű anyagot állítunk belőle elő.

MEGJEGYZÉS:
Különféle megtisztíttott tojáshéjakat magad is hozhatsz otthonról, amit kiinduló alapanyagként ugyancsak felhasználhatunk :-) !

LINKEK:
  • Hogyan kerül a magyar tojáshéj az USA-ba?
  • Az MTV Géniusz c. műsorának 2009. január 31-i adása
  • 20100910,06h00, (www.eletestudomany.hu): Nyári iskola az MTA MFA-ban, Ferenc Kata: "Hogyan lesz a tojásból műcsont?" (1174-1176 oldal)
    .htm, .mht, .jpg, .pdf





    TV-ből digitalizált videók a laborban folyó munkáról:

    2009.01.31.-12':11", LETÖLTÉS (MPEG1, 117 MByte)

    A Géniusz c. műsorban beszámolnak az MFA hidroxiapatittal kapcsolatos kutatásairól.


    ELÉRHETŐSÉGEK:
    Témavezető 1.: LUKÁCS István Endre, Tel.:392-1538, Bp. XII. Konkoly-Thege M. út 29-33, Épület:26., Szoba:124, E-mail:
    lukacsi@mfa.kfki.hu,lukacs.istvan@ttk.mta.hu, GEarth:(KFKI_26)
    Témavezető 2.: dr. GERGELY Gréta, Tel.:392-2222-3277, Bp. XII. Konkoly-Thege M. út 29-33, Épület:26., Szoba:17, E-mail:gergelyg@mfa.kfki.hu,gergely.greta@ttk.mta.hu, GEarth:(KFKI_26)

    Utolsó frissítés: Wed, 16 May 2012 09:45:16 GMT, Számláló: