Aktualności

Inżynieria biomateriałów wkracza w nową erę dzięki technologii druku 4D, który umożliwia tworzenie inteligentnych struktur reagujących na bodźce zewnętrzne. Międzynarodowy projekt, realizowany na Uniwersytecie Bielsko-Bialskim w Katedrze Podstaw Budowy Maszyn, w ramach grantu OPUS LAP finansowanego przez Narodowe Centrum Nauki (NCN) o wartości 1 924 404 zł, koncentruje się na opracowaniu gradientowych biomateriałów wrażliwych na bodźce, które mogą zrewolucjonizować leczenie ubytków kostnochrzęstnych.

Partnerem projektu ze strony czeskiej jest dr Jana Franková z Katedry Chemii Medycznej i Biochemii, Wydziału Medycznego, Palacky University w Ołomuńcu.

Czym jest druk 4D i dlaczego jest przełomowy?
Druk 4D to innowacyjna technologia bazująca na druku 3D, wzbogacona o funkcję czasowej zmienności materiałów. Oznacza to, że wydrukowane implanty mogą zmieniać swój kształt, lub właściwości w odpowiedzi na czynniki zewnętrzne, takie jak temperatura, wilgotność czy pH. W medycynie regeneracyjnej daje to ogromny potencjał do tworzenia inteligentnych implantów dostosowujących się do środowiska organizmu.

Gradientowe biomateriały – nowa jakość w leczeniu ubytków kostnochrzęstnych
Ubytki kostnochrzęstne, będące wynikiem urazów lub chorób zwyrodnieniowych, stanowią poważne wyzwanie terapeutyczne. Ze względu na różne właściwości biologiczne kości i chrząstki, leczenie tych ubytków jest skomplikowane. Tkanka kostnochrzęstna zawiera zarówno kość, chrząstkę, jak i warstwę przejściową o stopniowo zmieniających się właściwościach mechanicznych i biologicznych.

Projekt ma na celu stworzenie materiałów, które dzięki swojej strukturze gradientowej będą naśladować naturalne przejście między tkanką kostną i chrzęstną, wspierając ich regenerację. Dzięki zastosowaniu technologii druku 3D i 4D możemy precyzyjnie kontrolować skład i właściwości materiałów, co pozwoli na uzyskanie lepszej integracji z tkankami pacjenta. Chcemy opracować materiały, które nie tylko będą biozgodne, biodegradowalne i odpowiednio porowate, ale także będą mogły samodzielnie zmieniać swój kształt lub właściwości pod wpływem określonego bodźca.

Międzynarodowa współpraca dla innowacji
Projekt realizujemy we współpracy z wiodącymi ośrodkami badawczymi na świecie, co pozwala nam łączyć różne specjalizacje – od inżynierii materiałowej, mechanicznej po medycynę regeneracyjną. Wspólny wysiłek naukowców z różnych krajów umożliwia tworzenie biomateriałów o unikalnych właściwościach, które mogą znaleźć zastosowanie w nowoczesnej medycynie.

Zespół projektu
W ramach projektu zatrudnieni są studenci, doktoranci, młodzi doktorzy oraz pracownicy uczelni, którzy wspólnie pracują nad innowacyjnymi rozwiązaniami dla medycyny regeneracyjnej. Ich interdyscyplinarna wiedza i zaangażowanie pozwalają na realizację ambitnych celów badawczych, łączących inżynierię mechaniczną, materiałową oraz nauki biomedyczne.

Jakie są potencjalne korzyści?
Dzięki naszym badaniom pacjenci z uszkodzeniami chrząstki i kości będą mogli skorzystać z bardziej efektywnych metod leczenia, które skrócą czas rekonwalescencji i zwiększą skuteczność terapii. Technologia druku 4D może także otworzyć nowe możliwości w personalizowanej medycynie, dostosowując implanty do indywidualnych potrzeb pacjentów.

To krok w stronę przyszłości, w której biomateriały nie tylko wspomagają regenerację tkanek, ale aktywnie uczestniczą w procesie leczenia, dostosowując się do organizmu pacjenta. Dzięki wsparciu NCN i międzynarodowej współpracy mamy szansę zmienić sposób, w jaki podchodzimy do leczenia urazów kostno-chrzęstnych.

Głównym celem projektu jest opracowanie biomateriałów kostno-chrzęstnych o strukturze gradientowej, reagujących na bodźce za pomocą druku 4D, oraz zdobycie wiedzy o ich zachowaniu w czasie – zarówno pod wpływem bodźców zewnętrznych, jak i w kontakcie z żywymi komórkami. Kierownikiem projektu jest dr hab. inż. Izabella Maria Rajzer, prof. UBB.