Co można uzyskać dzięki wynalazkowi

Problem naprawy uszkodzonych nerwów jest przedmiotem intensywnych badań wielu laboratoriów na całym świecie.
Uszkodzenie nerwów obwodowych dotyczy13-20/100000 osób, często towarzyszy innym urazom i nierzadko obejmuje osoby młode, w pełni aktywne zawodowo, dla których nawet częściowa utrata funkcji uszkodzonych nerwów niesie poważne konsekwencje społeczne, a także ekonomiczne. Palącym problemem jest więc w tej chwili opracowanie skutecznej metody/techniki rekonstrukcji uszkodzonych nerwów obwodowych. Autorzy pracy skupiają się na kwestii fundamentalnej, a więc opracowaniu metody idealnego cięcia zespalanych powierzchni nerwowych. Wiadomo bowiem,
iż warunkiem sine qua non skutecznej regeneracji nerwu obwodowego jest precyzyjne połączenie uszkodzonych struktur nerwowych, co między innymi powinno pozwolić na zadawalającą reinerwację mięśni i powrót funkcji czuciowych oraz autonomicznych. Miałoby to duże znaczenie nie tylko dla neurochirurgii, ale i dla całej medycyny zabiegowej, głównie chirurgii rekonstrukcyjnej, gdzie idealne, ostre cięcie ma wpływ na procesy regeneracyjne tkanek. Odrębna kwestią do opracowania nie mniej ważną niż ostrość narzędzi chirurgicznych pozostaje opracowanie metody pozwalającej na zwiększenie trwałości powierzchni tnących, albowiem te współcześnie stosowane szybko tracą tego typu właściwości nawet po krótkotrwałym użyciu,co w chirurgii nerwów obwodowych ma niebagatelne znaczenie dla poprowadzenia ostrego cięcia. Stąd określenie „clean cut” używane w odniesieniu do idealnego przecięcia tkanki, tj.  o jak najgładszej powierzchni. Paradoksalnie im tkanka jest mniej spoista – bardziej uwodniona – tym trudniej osiągnąć gładkie jej przecięcie. Metody cięcia tkanek spoistych, twardych (np. tkanki kostnej), mało uwodnionych znane są od dawna. Przedmiotem niniejszego wynalazku są specjalnie modyfikowane powierzchnie tnące standardowych narzędzi do cięcia nerwów typu sklapel/nożyczki dzięki którym możliwe jest precyzyjne cięcie tkanki nerwowej. Struktura wewnętrzna  przeciętego w ten sposób nerwu wydaje się być idealnie zachowana, w żaden sposób niezniszczona (np. nie ulega poszarpaniu onerwie i nanerwie, pęczki, a nawet pojedyncze aksony są przycięte równo, podobnie jak naczynia krwionośne) w przeciwieństwie do konwencjonalnych narzędzi tnących, co uwidoczniono na dołączonej rycinie nr 1.Kolejnym istotnym problemem jest eliminacja możliwych zakażeń patogenami zarówno ciętych nerwów jak i narzędzi stosowanych do ich cięcia. Proponowane wynalazki pozwalają rozwiązać wszystkie trzy wymienione powyżej problemy poprzez uformowanie na powierzchni ostrza narzędzia tnącego przeciwzużyciowych a jednocześnie aktywnych biologicznie powłok typu TiNx:Ag czy też TiN:Ag,C lub pokrewnych. Uzyskanie optymalnych właściwości tychże powłok umożliwiają metody jonowe formowania powłok, w szczególności metoda IBAD – Ion Beam Assisted Deposition. Narzędzia z powłoką można sterylizować stosowanymi obecnie technikami, ze względu na chemiczne właściwości proponowanych powłok.

Istota wynalazku

Azotek tytanu (TiN) jest twardym materiałem odpornym na działanie wielu związków chemicznych  (np. HCl, HNO3, H2SO4) a także na korozję mokrą. TiN nie reaguje z takimi gazami jak H2, N2 oraz CO. Ze względu na te właściwości mechaniczne oraz chemiczne powłoki wykonane z TiN bardzo często są stosowane do poprawy właściwości użytkowych narzędzi skrawających. Azotek tytanu jest również materiałem biozgodnym. Dlatego powłoki zbudowane z azotku tytanu są również formowane na powierzchniach narzędzi lub elementów protez wykonanych ze stali chirurgicznej lub stopach tytanu stosowanych w protetyce.
Nurtującym problemem współczesnej chirurgii jest optymalizacja płaszczyzny cięcia struktur tkankowych celem uzyskania maksymalnie gładkiej powierzchni cięcia co umożliwiłoby dopasowywanie powierzchni w transplantologii.
Zmodyfikowana stal chirurgiczna została wykorzystana do cięcia struktur nerwowych które charakteryzują się dużą elastycznoscią i małą spoistością.
Finalne właściwości użytkowe narzędzia, pokrytego powłoką zależą od jej mikro- i nanostruktury a także od jej właściwości fizykochemicznych oraz adhezji do zabezpieczanego podłoża. O mikro i nanostrukturze a także o właściwościach fizykochemicznych i adhezji powłoki decyduje zarówno metoda formowania powłoki jak i zastosowana wstępna preparatyka narzędzia przed procesem wytwarzania powłoki.
Wprowadzenie domieszek aktywnych chemicznie lub biologicznie do azotku tytanu modyfikuje jego właściwości fizykochemiczne, biozgodność oraz bioaktywność.
Optymalna biozgodna lub bioaktywna powłoka zabezpieczająca powierzchnie narzędzi chirurgicznych oraz elementów protez musi co najmniej charakteryzować się:

1. niezbędną twardością oraz elastycznością;
2. doskonałą adhezją do zabezpieczanego podłoża, zapobiegającą delaminacji powłoki
3. odpornością na korozję spowodowaną między innymi sterylizacją
4. biozgodnością
5. bioaktywnością polegającą na uniemożliwieniu rozwoju patogenów na zabezpieczanych powierzchniach
6. powłoka nie zmienia kształtu zabezpieczanego przedmiotu.

Wszystkie te oczekiwania spełniają układy gradientowe typu: TiNX:Me oraz TiNX:Me,NMe (azotek tytanu domieszkowany atomami aktywnego chemicznie lub biologicznie metalu (Me) oraz atomami niemetalicznego pierwiastka (NMe)). Takimi przykładowymi układami są powłoki TiNX:Ag  oraz TiNX:Ag,C stanowiącymi istotę wynalazku formowane jonową metodą IBAD (Ion Beam Assisted Deposition).

Potencjał komercjalizacji

Niniejszy wynalazek potocznie zwany nanonożem stanowi krok milowy w medycynie zabiegowej pozwalając na dokładniejsze, precyzyjniejsze cięcie tkanek miękkich w szczególności tkanki nerwowej bez wywoływania uszkodzeń zarówno powierzchni ciętej, jak i otaczających tkanek.
Wprowadzenie zmodyfikowanego powłoką narzędzi tnącego do neurochirurgii może umożliwić dokładne i szybkie zrośnięcie operowanego nerwu lub tkanki miękkiej, a w rezultacie przywrócenie sprawności operowanemu pacjentowi. Duża liczba wykonywanych rocznie operacji neurochirurgicznych wskazuje na bardzo duże zapotrzebowanie na tego typu zmodyfikowane narzędzia chirurgiczne.