Abstract:

In prezent implantul de vertebra reprezinta o provocare pentru chirurgia coloanei vertebrale, ingreunata de rata mare (45 %) a complicatiilor, avand un important impact economic, societal cat si in domeniul sanatatii cetatenilor. Printre complicatiile posibile ale interventiei, infectiile datorate implantului sunt cele mai critice si greu de tratat. Alte probleme sunt legate de regenerarea osoasa modesta si instabilitatea mecanica, acestea fiind de asemenea corelate cu infectiile. Proiectul NANO-VERTEBRA propune o abordare inovativa pentru realizarea unui implant de vertebra personalizat, pentru inlocuirea vertebrelor afectate de tumori osoase sau de traume majore, special proiectat si realizat pentru prevenirea infectiilor si pentru promovarea rapida si efectiva a regenerarii osoase.

Abordarea problemei se va face la scara nano, dar vor fi adresate de asemenea si problemele specific la nivel macro si microscopic, astfel incat structurile geometrice si forma generala a implantului va fi personalizata atat pentru promovarea integrarii osoase cat si pentru indeplinirea cerintelor de specificitate individuala a implantului.

Eficacitatea antibacteriala va fi maximizata prin depunerea de straturi nanostructurate de Ag cu grosimi nanometrice, potential capabile sa asigure eliberarea de ioni de argint, adaptata cerintelor privind prevenirea citotoxicitatii concomitent cu impiedicarea dezvoltarii de tulpini bacteriene rezistente. Pentru a atenua posibilele efecte negative ale argintului asupra celulelor osoase, diferite combinatii de hidroxiapatita si apatita osoasa vor fi investigate, pentru a obtine eliberarea in mediul peri-implantului ioni care sa genereze un raspuns adecvat al celulelor gazda. Noile suprafetele nanostructurate vor permite cresterea aderentei, raspandirii si proliferarii celulelor pe implanturi. Optimizarea, personalizarea si manufacturarea implanturilor va fi realizata prin utilizarea unui lant de mare valoare, incluzand imagistica medicala de mare rezolutie, modelare asistata de calculator si printare 3D cu pulberi metalice.Noile implanturi vor fi validate in-vitro si in-vivo, permitand dezvoltarea tehnologica de la nivelul TRL3 la nivelul TRL5, pregatind calea aplicatiilor clinice.

Rezultatele obtinute in cadrul proiectului pot fi usor adaptate pentru multe alte tipuri de implanturi ortopedice (i.e. proteze de sold si genunchi), pentru care indicatia chirurgicala este mult mai frecventa, implicand sute de mii de implanturi fabricate anual, favorizand astfel dezvoltarea altor aplicatii industriale.