Sposób otrzymywania syntetycznego hydroksyapatytu zawierającego nanocząstki srebra metalicznego

Zespół:

Istota wynalazku

Istotą wynalazku jest opracowanie metody otrzymywania nowego rodzaju materiału implantacyjnego do zastosowań w chirurgii i stomatologii. W praktyce chirurgicznej, do rekonstrukcji ubytków kości stosuje się na coraz większą skalę hydroksyapatyt syntetyczny (HA) = Ca10(P04)6(OH)2, który pełni rolę substytutu tkanki kostnej. Skład chemiczny i struktura krystaliczna syntetycznego hydroksyapatytu są zbliżone do mineralnego składnika kości. Hydroksyapatyt stosuje się w postaci proszku (lub pasty) do wypełnienia ubytków kości, w postaci kształtek ceramicznych, lub w postaci powłok naniesionych na implanty metaliczne (np. endoprotezy stawu biodrowego lub kolanowego wykonane ze stopów tytanu). HA wszczepiony do żywego organizmu nie jest przez ten organizm resorbowalny, natomiast, wypełnia istniejącą w kości lukę lub tworzy warstwę bioaktywną pomiędzy implantem metalicznym a kością. Bioaktywność hydroksyapatytu polega na tym, że na jego powierzchni, w wyniku działalności komórek kościotwórczych (osteoblastów) narasta nowa naturalna tkanka kostna. Nowonarastająca tkanka kostna zamocowuje implant w miejscu wszczepienia.
Syntetyczny hydroksyapatyt stosowany „solo" nie posiada właściwości bakteriobójczych, które mogłyby chronić implant przed ewentualnymi zjawiskami zakażenia w jego otoczeniu. Autorzy niniejszego wynalazku zmodyfikowali dotychczasowe właściwości hydroksyapatytu syntetycznego i nadali mu cechy bakteriobójcze wprowadzając srebro metaliczne (AgO) w postaci nanocząstek.

Biologiczna aktywność srebra jest znana od czasów starożytnych. Rozcieńczony roztwór azotanu srebra, ze względu na bakteriobójcze właściwości jest wykorzystywany w leczeniu oparzeń i wszelkiego rodzaju ran. Antybakteryjne działanie wobec takich bakterii jak Staphylococus aureus, Streptococus, Pseudomonas i Eschericha jest dobrze rozpoznane o opisane w literaturze. Na działanie antybakteryjne srebra składa się działanie bakteriostatyczne, hamujące wzrost mikroorganizmów oraz działanie bakteriobójcze. Z literatury przedmiotu wynika, że srebro stosowane w niewielkich ilościach nie tylko jest nietoksyczne dla organizmu żywego, ale także pobudza szereg komórek żywych takich jak limfocyty, fibroblasty, osteoblasty do wzmożonej aktywności. Srebro może odegrać korzystną rolę w chirurgii kości, po pierwsze, dlatego że jest biokompatybilne to znaczy nie wywołuje negatywnych skutków w tkance i jest przez organizm tolerowane. Ponadto ma korzystny wpływ na aktywność osteoblastów, czyli komórek odpowiedzialnych za odbudowę kości.

W oparciu o badania własne, autorzy niniejszej metody stwierdzili, że możliwe jest otrzymanie hydroksyapatytu z cząstkami metalicznego Nano-srebra (AgO). Jako źródło nanocząstek srebra metalicznego zastosowano zawiesinę AgO, która jest stabilizowana poliwinylopirolidonem. Hydroksyapatyt z zawartością nanocząstek srebra otrzymano metodą strąceniową. Sposób otrzymywania polega na wytrącaniu hydroksyapatytu z roztworu wodnego zawierającego jony PO43-, Ca2+, OH- oraz nanocząstki metalicznego srebra AgO. Jony: PO43-, Ca2+ i OH- łączą się tworząc fosforan wapnia o strukturze apatytu, natomiast nanocząstki metalicznego AgO w stanie nienaruszonym lokują się na kryształach strącanego HA. Wg innowacyjnego pomysłu autorów, wprowadzenie do syntetycznego HA - odpowiednika fazy mineralnej kości i zębów - większej lub mniejszej (zależnie od potrzeb) ilości nanosrebra metalicznego (AgO) pozwala - z jednej strony - zachować dotychczasową bioaktywność materiału, z drugiej zaś - nadać mu właściwości bakteriobójcze.

Korzyści z zastosowania wynalazku

Infekcje związane z materiałem wszczepiennym są główną przyczyną powtórnych operacji. Obecność materiału implantacyjnego wewnątrz organizmu będzie interferować z mechanizmem obronnym pacjenta, jak również wpływać na dawki antybiotyków, które są niezbędne do ochrony przed infekcją. Biomateriały zawierające srebro są czynnikami antydrobnoustrojowymi, skutecznymi w stosunku do wielu rodzajów bakterii. Chorobotwórcze mikroorganizmy nie potrafią rozwinąć odporności na działanie cząstek srebra, tak jak jest to w przypadku antybiotyków, dlatego jest to alternatywa dla leczenia antybiotykami, która nie powoduje skutków ubocznych. Biomateriały zawierające srebro zasługują na szczególną uwagę ze względu na to, że przy wysokiej biobójczości w stosunku do bakterii, wirusów i grzybów charakteryzują się niską toksycznością w stosunku do komórek ludzkich. Likwidują wirusy i bakterie wywołujące choroby, równocześnie przyśpieszając gojenie uszkodzonych tkanek oraz wzmacniając układ immunologiczny.

Potencjał komercjalizacyjny

Opracowanie sposobu otrzymywania hydroksyapatytu z zawartością nanosrebra jest ważnym krokiem w kierunku stworzenia generacji bioaktywnych materiałów przeznaczonych do zastosowań w medycynie i stomatologii. Mogą się one stać podstawą opracowania nowych materiałów wszczepiennych i stomatologicznych, które mają bardzo dużą szansę na komercjalizację. Proponowana innowacyjna metoda może zostać skomercjalizowana kilkoma drogami: poprzez umowę odpłatnego przenoszenia (sprzedaży) praw własności intelektualnej, udzielenie licencji, jak również drogami pośrednimi - poprzez różnego rodzaju spółki celowe, spin-off/out.