Výstup autorov Martina Baloga, Ahmeda Mohameda Hassana Ibrahima a Petra Krížika v oblasti základného výskumu: Vývoj a štúdium bioaktívneho Ti+Mg kompozitu BIACOM® pre aplikáciu zubného implantátu bol vybraný do ročenky SAV za rok 2020, ako jeden z najvýzvamnejších výstupov akadémie za 1. Oddelenie vied o neživej prírode.
Z výročnej správy ÚMMS SAV 2020:
BIACOM®, unikátny, čiastočne biodegradovateľný materiál na báze titánu (Ti) bol vyvinutý pre použitie v prostodontickej chirurgii. BIACOM® je pripravený metódami práškovej metalurgie, kde sa do nosnej matričnej Ti štruktúry pridáva biologicky odbúrateľná zložka – horčík (Mg) v optimálnom obsahu 17 obj.%, vo forme účelovo usmernených a navzájom spojitých mikrovlákien. Vďaka špecifickej mikroštruktúre bioinertná permanentná Ti matrica zabezpečuje mechanické vlastnosti implantátu počas celej doby jeho funkcie v ľudskom tele. Vďaka Mg zložke BIACOM® minimalizuje základné nedostatky súčasných komerčných Ti implantátov - tzv. stress-shielding efekt a nedostatočnú povrchovú bioaktivitu. Mg znižuje Youngov modul (E) a tým aj redukuje mechanickú nekompatibilitu implantátu s kosťou. Navyše, Mg zložka sa po zavedení implantátu v reakcii s ľudským tkanivom a tekutinami selektívne a kontrolovane odbúrava, čo je sprevádzané postupným vznikom povrchových pórov. To vedie k ďalšiemu pozitívnemu zníženiu E pričom je odbúraný Mg postupne nahrádzaný novým tkanivom. Prítomnosť Mg vedie ku zlepšeniu osseointegrácie a následnej tvorbe kvalitnej mechanickej väzby na rozhraní implantátu s kosťou. Pritom si BIACOM® zachováva dostatočné mechanické a únavové vlastnosti, čo ho robí vhodným pre aplikácie, pri ktorých je implantát vystavený intenzívnemu a cyklickému mechanickému zaťaženiu (napr. zubné implantáty).
In-vitro štúdia odozvy 4 bunkových kultúr na BIACOM® vzorky nepriamou kontaktnou metódou poukázala na nutnosť stabilizácie povrchu BIACOM® vzoriek zapríčinenej vysokou mierou degradácie Mg v prvotnom štádiu expozície. Boli optimalizované 2 odlišné spôsoby stabilizácie povrchu BIACOM® vzoriek, ktoré viedli ku žiaducej viabilite a proliferácii buniek a negatívnemu cyto/geno-toxickému efektu.
V spolupráci s MARTIKAN s.r.o. boli vyrobené pilotné BIACOM® zubné implantáty. Tie boli následne testované s pozitívnym výsledkom na únavovú životnosť a in-vitro biologickú odozvu podľa príslušných noriem pre biomedicínske implantáty.
Publikácie týkajúce sa tohto projektu:
1. HASSAN IBRAHIM, Ahmed Mohamed - BALOG, Martin** - KRÍŽIK, Peter - NOVÝ, František - CETIN, Yuksel - ŠVEC, Peter, Jr. - BAJANA, Oto - DRIENOVSKÝ, Marián. Partially biodegradable Ti-based composites for biomedical applications subjected to intense and cyclic loading. In Journal of Alloys and Compounds. Vol. 839, (2020), s.1-13. ISSN 0925-8388 (2019: 4.650 - IF, Q1 - JCR Best Q, 1.055 - SJR, Q1 - SJR Best Q). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.155663
2. CETIN, Yuksel - HASSAN IBRAHIM, Ahmed Mohamed - GUNGOR, Aysen - YILDIZHAN, Yasemin - BALOG, Martin** - KRÍŽIK, Peter. In vitro evaluation of a partially biodegradable TiMg dental implant: The cytotoxicity, genotoxicity and oxidative stress. In Materialia. Vol. 14, (2020), s. 1-9. ISSN 2589-1529 (2019: 0.643 - SJR, Q2 - SJR Best Q). https://doi.org/10.1016/j.mtla.2020.100899
Z výročnej správy ÚMMS SAV 2020:
BIACOM®, unikátny, čiastočne biodegradovateľný materiál na báze titánu (Ti) bol vyvinutý pre použitie v prostodontickej chirurgii. BIACOM® je pripravený metódami práškovej metalurgie, kde sa do nosnej matričnej Ti štruktúry pridáva biologicky odbúrateľná zložka – horčík (Mg) v optimálnom obsahu 17 obj.%, vo forme účelovo usmernených a navzájom spojitých mikrovlákien. Vďaka špecifickej mikroštruktúre bioinertná permanentná Ti matrica zabezpečuje mechanické vlastnosti implantátu počas celej doby jeho funkcie v ľudskom tele. Vďaka Mg zložke BIACOM® minimalizuje základné nedostatky súčasných komerčných Ti implantátov - tzv. stress-shielding efekt a nedostatočnú povrchovú bioaktivitu. Mg znižuje Youngov modul (E) a tým aj redukuje mechanickú nekompatibilitu implantátu s kosťou. Navyše, Mg zložka sa po zavedení implantátu v reakcii s ľudským tkanivom a tekutinami selektívne a kontrolovane odbúrava, čo je sprevádzané postupným vznikom povrchových pórov. To vedie k ďalšiemu pozitívnemu zníženiu E pričom je odbúraný Mg postupne nahrádzaný novým tkanivom. Prítomnosť Mg vedie ku zlepšeniu osseointegrácie a následnej tvorbe kvalitnej mechanickej väzby na rozhraní implantátu s kosťou. Pritom si BIACOM® zachováva dostatočné mechanické a únavové vlastnosti, čo ho robí vhodným pre aplikácie, pri ktorých je implantát vystavený intenzívnemu a cyklickému mechanickému zaťaženiu (napr. zubné implantáty).
In-vitro štúdia odozvy 4 bunkových kultúr na BIACOM® vzorky nepriamou kontaktnou metódou poukázala na nutnosť stabilizácie povrchu BIACOM® vzoriek zapríčinenej vysokou mierou degradácie Mg v prvotnom štádiu expozície. Boli optimalizované 2 odlišné spôsoby stabilizácie povrchu BIACOM® vzoriek, ktoré viedli ku žiaducej viabilite a proliferácii buniek a negatívnemu cyto/geno-toxickému efektu.
V spolupráci s MARTIKAN s.r.o. boli vyrobené pilotné BIACOM® zubné implantáty. Tie boli následne testované s pozitívnym výsledkom na únavovú životnosť a in-vitro biologickú odozvu podľa príslušných noriem pre biomedicínske implantáty.
Publikácie týkajúce sa tohto projektu:
1. HASSAN IBRAHIM, Ahmed Mohamed - BALOG, Martin** - KRÍŽIK, Peter - NOVÝ, František - CETIN, Yuksel - ŠVEC, Peter, Jr. - BAJANA, Oto - DRIENOVSKÝ, Marián. Partially biodegradable Ti-based composites for biomedical applications subjected to intense and cyclic loading. In Journal of Alloys and Compounds. Vol. 839, (2020), s.1-13. ISSN 0925-8388 (2019: 4.650 - IF, Q1 - JCR Best Q, 1.055 - SJR, Q1 - SJR Best Q). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.155663
2. CETIN, Yuksel - HASSAN IBRAHIM, Ahmed Mohamed - GUNGOR, Aysen - YILDIZHAN, Yasemin - BALOG, Martin** - KRÍŽIK, Peter. In vitro evaluation of a partially biodegradable TiMg dental implant: The cytotoxicity, genotoxicity and oxidative stress. In Materialia. Vol. 14, (2020), s. 1-9. ISSN 2589-1529 (2019: 0.643 - SJR, Q2 - SJR Best Q). https://doi.org/10.1016/j.mtla.2020.100899