Ausbildung in der Materialforschung

Zespół finansowanego przez UE projektu "Bioceramics for bone repair" (BIOBONE) wspiera projektowanie i opracowywanie nowych materiałów oraz nowych, zaawansowanych technik przetwarzania, umożliwiających ich zastosowanie. Prowadzone badania umożliwią również sformułowanie przepisów pozwalających na skuteczne kontrolowanie nowych produktów na rynku.

W ramach projektu BIOBONE prowadzone są multidyscyplinarne szkolenia, łączące zaawansowane narzędzia i wiedzę z doświadczeniem akademickim i przemysłowym. Ich celem jest wykDas Projekt "Bioceramics for bone repair" (BIOBONE) unterstützt die Entwicklung neuer Materialien und innovativer neuer Verfahrenstechniken für deren Einsatz. Zudem soll die Studie Vorgaben für die Prüfung neuer Produkte auf dem Markt erstellen.

BIOBONE bietet eine multidisziplinäre Ausbildung, die Wissen und modernste Methoden mit akademischer und industrieller Expertise kombiniert. Ziel ist es, Fachkräfte auszubilden, die diesen wissens- und wettbewerbsintensiven Bereich in den kommenden Jahrzehnten entscheidend voranbringen. Diese gewährleisten und festigen die führende Rolle Europas in einem Bereich der Gesundheitsversorgung, der von großer ökonomischer Bedeutung ist.

Das Projekt ist ein Marie-Curie-Netzwerk (Initial Training Network, ITN) für Nachwuchswissenschaftler in der strategischen Forschung zur Biokeramiken als Knochenersatz. Am Ausbildungsprogramm beteiligt sich eine Reihe erfahrener Forscher. Bislang liegen die Forschungsarbeiten der Stipendiaten und Ergebnisse gut im Zeitplan und machen Fortschritte. Betreut werden die Forschungsstipendiaten dabei von Wissenschaftlern der neun beteiligten europäischen Forschungseinrichtungen und/oder Unternehmen.

Zu den Meilensteinen, die erreicht wurden, gehört eine Grundlagentechnologie zur Herstellung von Gerüststrukturen aus bioaktivem Glas (Scaffolds), die mit einem herkömmlichen Schaumabdruckverfahren erzeugt werden. Der hydrothermale Abbau wurde an einem Aluminiumoxid-Zirkonoxid-System mit mehreren Dotierungsmitteln wie Ceroxid getestet und lieferte viel versprechende Ergebnisse. Ein Teilprojekt entwickelt derzeit Leitlinien zu Schwerpunkten der Modellierung.

Mit mehreren Methoden wie Oberflächenmodifizierung, Oberflächennitrierung, Schleifen der Oberfläche und Sandstrahlen wurde das thermische Verhalten von Zirkonoxid bei niedrigen Temperaturen verbessert. Weiterhin wurde ein Protokoll zur Sandstrahl- und Säurebehandlung getestet.

Am Zellkulturmodell soll nun das osteogene Potential der (von den Konsortialpartnern gelieferten) oberflächenbehandelten Biomaterialien getestet werden. So werden in festgelegten Abständen Zellproliferation, Mineralisierung und Zelldifferenzierung auf den Oberflächen analysiert. Derzeit arbeitet man an der chemischen Behandlung der Siliziumoberfläche mit einem dünnen Hydroxylapatitfilm.

Mit der Entwicklung physiologisch verträglicher Materialien verlagert sich der Schwerpunkt in der Forschung auf keramische Materialien, die mit dem Knochengewebe interagieren.ztałcenie profesjonalistów, którzy w nadchodzących dekadach odegrają ważną rolę w dalszym rozwoju tej wyjątkowo konkurencyjnej i wymagającej wiedzy dziedziny. Profesjonaliści ci umożliwią Europie objęcie i utrzymanie wiodącej pozycji w dziedzinie opieki zdrowotnej, co niesie za sobą również znaczące skutki natury ekonomicznej.

Projekt zorganizowano przy współpracy sieci kształcenia początkowego im. Marie Curie (Initial Training Network — ITN) dla młodych naukowców zajmujących się strategiczną dziedziną bioceramiki w kontekście odbudowy kości. Przeprowadzono już rekrutację naukowców do tego programu szkoleniowego. Indywidualne prace badawcze przebiegają zgodnie z harmonogramem, a ich wyniki świadczą o znaczących postępach. Wszyscy naukowcy pracujący w dziewięciu europejskich instytucjach i/lub firmach są zaangażowani w kierowanie pracami uczestników programu.

Wśród najistotniejszych sukcesów wymienić należy opracowanie prostej techniki wytwarzania bioaktywnych rusztowań szklanych. Opierają się one na tradycyjnej, opracowanej już metodzie repliki piankowej. Przebadano rozkład hydrotermalny na przykładzie systemu tlenek glinu-dwutlenek cyrkonu z szeregiem domieszek, takich jak tlenek ceru, i otrzymano obiecujące wyniki. Zespół osobnego podprojektu pracuje nad wytycznymi dotyczącymi zakresu modelowania.

Aby zwiększyć odporność dwutlenku cyrkonu na rozkład w niskiej temperaturze, zastosowano szereg metod, takich jak modyfikacja, azotowanie, ścieranie i piaskowanie powierzchni. Przebadano także możliwość zastosowania obróbki strumieniowo-ściernej i wytrawiania.

Zastosowanie modelu hodowli komórkowej ma umożliwić testowanie osteogenicznego potencjału biomateriałów (dostarczonych przez partnerów konsorcjum) o zmodyfikowanych właściwościach powierzchniowych. Podział, mineralizacja i różnicowanie się komórek na powierzchniach analizowane jest w regularnych przedziałach czasowych. Trwają także prace badawcze nad chemiczną modyfikacją powierzchni krzemowej za pomocą cienkiej warstwy hydroksyapatytu.

Dzięki opracowaniu fizjologicznie tolerowanych materiałów prace badawcze skierowały się obecnie w stronę wykorzystania materiałów ceramicznych, które wchodzą w interakcje z tkanką kostną.