Novel bioabsorbable Zn-based composites with the properties optimized for implantology

Výzva	Štipendiá pre excelentných výskumníkov a výskumníčky R2-R4
Hlavný riešiteľ	Martin Balog
Prijímateľ	Ústav materiálov a mechaniky strojov SAV, Dúbravská cesta 9, Bratislava – mestská časť Karlova Ves
Celkový rozpočet	304 329,60 €
Príspevok poskytovateľa	304 329,60 €
Zdroj financovania	Plán obnovy a odolnosti
Začiatok realizácie	júl 2024
Koniec realizácie	jún 2026
Kategória výskumníka	R4
Vedná oblasť	Fyzikálne, technické vedy a matematika

Anotácia

Ochorenie koronárnych artérií je celosvetovo najčastejšou príčinou smrti a predstavuje enormnú ekonomickú záťaž pre kvalitu života pacientov a systémy verejného zdravotníctva. Bežným spôsobom liečby je stentovanie pomocou endovaskulárnych stentov (ES) vyrobených z tradičných inertných kovov. ES zostávajú v ľudskom tele mnoho rokov a spôsobujú dlhodobé zdravotné riziká. Chirurgická implementácia interných fixačných kovových implantátov (OIF) sa bežne používa v ortopédii na liečbu fraktúr kostí. Podobne ako pri inertných ES sa po čase potrebnom na podporu zotavujúceho sa tkaniva stávajú inertné OIF nadbytočnými; ich dlhodobé zotrvanie v tele sa stáva problematickým a musia byť odstránené. Sekundárna operácia je však pre pacienta stresujúca a prináša ďalšiu ekonomickú záťaž. Tieto skutočnosti motivujú výskum bioabsorbovateľných implantátov, ktoré poskytujú potrebnú dočasnú podporu pre hojenie tkaniva a nakoniec sa úplne a bezpečne resorbujú v tele. Vďaka svojim atraktívnym mechanickým, koróznym a biologickým vlastnostiam bioresorbovateľné materiály na báze Zn pritiahli v poslednom desaťročí značnú vedeckú pozornosť. Najmä stredná rýchlosť korózie Zn poskytuje inžiniersku výhodu pri navrhovaní ES a OIF s malými prierezmi, požadovanými rýchlosťami degradácie, ktoré si zachovávajú mechanickú integritu počas požadovaných periód hojenia. Avšak Zn nie je bez problémov; kľúčovým obmedzením zostáva vnútorná mikroštrukturálna a mechanická nestabilita biologicky absorbovateľných kovov na báze Zn, čo obmedzuje aplikovateľnosť implantátov vyrobených s týchto materiálov. V predkladanom projekte základného orientovaného výskumu interdisciplinárneho charakteru sa zameriavame na vývoj novej rodiny cenovo dostupných vysoko pevných stabilných kompozitov s kovovou matricou (MMC) na báze Zn s ultrajemnozrnnou štruktúrou stabilizovanou in situ malou frakciou nanometrických disperzoidov ZnO vyrobených práškovou metalurgiou (PM) , ktoré sú prispôsobené pre aplikáciu ES a OIF. Bude študovaný vplyv štruktúry Zn zrna (či už čistého alebo mikrolegovaného) a disperzoidov ZnO, ktoré sú funkciami aplikovanej technológie PM a parametrov spracovania, na stabilitu mikroštruktúry po spracovaní, mechanizmy deformácie a spevňovania, creepu, únavy, korózie, a biologické správanie in vitro. Opis a pochopenie rôznych vedeckých javov prebiehajúcich v tejto novej skupine MMC bude potrebné na optimalizáciu, t. j. na zlepšenie ich vlastností a tým priblíženie sa k cieľovej aplikácii.