Naukowcy z Politechniki Gdańskiej oraz ich kooperanci biznesowi pracują nad unikatową, innowacyjną metodą, która może zrewolucjonizować stomatologię. Powstaje polski, eksportowy przebój

Korony zębów na biostopie tytanu z… drukarki

Jednym z zawodów przyszłości ma być producent części ciała. A wytwarzanie zębów, niemal na zawołanie, może ruszyć już w tym roku. W Pomorskiem.
Polacy, w tym Pomorzanie, mają słabe zęby. Zaledwie około 10 procent tych z nas, co powinni uzupełniać braki w narządach do gryzienia, dba o to. Pozostałym – albo brakuje pieniędzy, albo czasu, albo odwagi. To może się zmienić, dzięki… „tytanicznej” metodzie produkcji uzębienia, opracowanej przez naukowców z Politechniki Gdańskiej.

Na wspomnianej uczelni, we współpracy z przemysłem, ze światem stomatologii,wynaleziono sposób wykonywania elementów zębów z biostopów tytanu i precyzyjnego dopasowywania ich  do konkretnej… buzi! W bardzo krótkim czasie. Chodzi o tworzenie podbudów pod korony zębów. Istotnym wydarzeniem w tych badaniach było otwarcie Laboratorium Biomateriałów.

Na zdjęciu: Oficjalne zainaugurowanie działalności Laboratorium Biomateriałów w Wydziale Mechanicznym Politechniki Gdańskiej, w lutym 2012 roku. O zadaniach tej naukowej jednostki mówi prof. Andrzej Zieliński. To Laboratorium odgrywa bardzo ważna rolę w badaniach nad biostopami.

Być może i dopasowanie, i wyprodukowanie elementu implantu, da się zrobić w jeden dzień! Niewykluczone, że tę innowacyjną metodę uda się wdrożyć w praktyce już niedługo, nawet w tym roku, że produkty znajda zbyt za granicą i  będą polskim przebojem eksportowym.

Biozgodny, czyli przyjazny organizmowi człowieka

Prace nad nową technologią wytwarzania podbudów pod korony dentystyczne rozpoczął sześcioosobowy zespół naukowców z Wydziału Mechanicznego oraz praktyków protetyków – poinformowało nas Biuro Prasowe Politechniki Gdańskiej. – Zamiast powszechnie stosowanego stopu kobalt – chrom, zespół użyje nowoczesnego biostopu tytanu. Kierownikiem projektu, którego pełna nazwa brzmi: „Technologia projektowania i wytwarzania metalowych podbudów pod korony dentystyczne przez selektywne przetapianie laserem proszku stopu Ti13Zr13Nb”, jest prof. Andrzej Zieliński z Wydziału Mechanicznego, dyrektor Centrum Zaawansowanych Materiałów. Inicjatorem podjęcia tematyki projektu jest dr inż. Tomasz Seramak.

Na zdjęciu: Prof. Henryk Krawczyk, rektor Politechniki Gdańskiej, przemawia podczas otwarcia Laboratorium Biomateriałów.

Biostopy tytanu stosowane są jako implanty, przenoszące obciążenia. Zostały tu wykorzystane doświadczenia z przemysłu lotniczego – dowiadujemy się od prof. Andrzeja Zielińskiego. Biostop to biozgodny z ciałem człowieka produkt, czyli obojętny dla ludzkiego organizmu – nie zaszkodzi nam. Nasz organizm nie rozpoznaje więc go jako swego wroga, jeśli jesteśmy zdrowi. Przykładem rozpoznania „nieprzyjaciela” może być potraktowanie przez nasz organizm drzazgi i doprowadzanie do otorbienia tej drzazgi.

Warto pamiętać, że nasz organizm nie zawiera metali. Mamy w sobie m.in. polimery, ceramikę ale nie metale. Posiadamy bardzo nieliczne pierwiastki metaliczne i żelaza, związane z krwią. Dlatego, wprowadzanie metali do naszego ciała nie zawsze się udaje. Tytan jest tolerowany przez nasz organizm.

Drukowanie 3D zamiast frezowania

Po co nam implanty metalowe? Bo są wytrzymałe i mogą przenosić obciążenia. Oszukujemy przy tym nasz organizm, na różne sposoby. Jedną z takich „sztuczek” jest właśnie wprowadzanie metali, które organizm toleruje – po dobie zastanawiania się co ma z nimi zrobić. Stopy tytanu są takimi, które nasz organizm przyjmie. Oprócz złota i platyny, te biostopy są najlepszymi materiałami.

– Skoncentrowaliśmy się na jednym z nich, najmniej używanym. Stwierdziliśmy, że ma on nie tylko wysoką biozgodność, czyli biotolerancję, ale jeszcze posiada odpowiednie właściwości mechaniczne – mówi prof. Andrzej Zieliński. – Nowością jest to, że my ten tytan, jak bardzo niewiele firm na świecie, ten biostop tytanu, wykorzystujemy do tak zwanego drukowania. Wiemy, jak powinien wyglądać ząb czy endoproteza i możemy je wykonać dokładnie dla określonego pacjenta.

Na zdjęciu: Aparatura w Laboratorium Biomateriałów do szybkiego spiekania laserem warstwy proszku metalu. Urządzenie pokazuje dr inż. Tomasz Seramak.

– Obecnie podbudowy pod korony dentystyczne wykonywane są najczęściej metodą frezowania lub odlewania, co zajmuje sporo czasu. Obróbka frezowaniem wymaga bowiem zdejmowania materiału z półfabrykatu, warstwa po warstwie, aż w końcu otrzymamy zamierzony kształt. Powoduje to duże straty materiału, a także zużycie narzędzi, często bardzo drogich – wyjaśnia dr Tomasz Seramak w notatce, którą otrzymaliśmy z Biura Prasowego Politechniki Gdańskiej. – Problemem są też pojawiające się niedokładności wymiarowe podbudowy, wynikające z tego sposobu obróbki. W konsekwencji pacjent może być zmuszony do kilku wizyt w pracowni protetycznej, by dobrze dopasować wymiary podbudowy do łącznika implantu lub naturalnego zęba.

Naukowcy z Politechniki Gdańskiej proponują wytwarzanie podbudów przy pomocy druku 3D – technologii, która obecnie jest jedną z najnowocześniejszych oraz najintensywniej rozwijanych na świecie.

Na zdjęciu: Proszki i wyroby z nich, otrzymywane w Laboratorium Biomateriałów w Politechnice Gdańskiej.

– Drukowanie 3D nazywane jest również addytywną lub przyrostową metodą wytwarzania, gdyż w odróżnieniu od klasycznych ubytkowych metod obróbki, jej istotą jest dodawanie materiału. Oznacza to, że zaprojektowany lub odtworzony model czy przedmiot użytkowy budowany jest dosłownie warstwa po warstwie. Jesteśmy w stanie wykonać podbudowę dentystyczną z taką dokładnością, że pasuje od razu – wyjaśnia dalej dr Seramak.

Skaner w ustach

Dopasowanie do konkretnego pacjenta (jego kształtu twarzy, kości uzębienia), odbywa się przy pomocy skanera wewnątrzustnego. Taki skaner potrafi bardzo dokładnie rozpoznać miejsce na implant, endoprotezę. Sam naprawia swe błędy. Precyzyjnie pokaże, jaki powinien być kształt zęba.

Skanowanie ust przeprowadza firma zaprzyjaźniona z Politechniką Gdańską, posiadającą odpowiednią aparaturę. Ta firma robi skanowanie wewnątrzustne, nakładanie porcelany, próby przezierności, pasywności. Podbudowa tytanowa ma mieć kolor porcelany. Dotychczas stosowana w stomatologii metalowa podbudowa prześwituje przez porcelanę.

– Podbudowy koron zębów mogą stać się o połowę tańsze – mówi prof. Andrzej Zieliński. Wykonywane będą niemal błyskawicznie, w ciągu kilku godzin. W ten sposób da się wyprodukować w krótkim czasie duże ilości implantów, na konkretne zamówienia. Może powstać firma, w której uczelnia będzie miała udziały. Udziałowiec wnosi sprzęt, który posiada, ale przede wszystkim myśl techniczną. W firmie rozwiniemy technologię.

Wiedza i fundusze od partnera biznesowego

Czy w jeden dzień pacjent rzeczywiście będzie mógł wszystko załatwić? Zdaniem prof. Andrzeja Zielińskiego, będzie to możliwe. Ze skanowaniem ust, wykonaniem protezy, umieszczeniem jej w ustach! Takie działania mogą być rozpoczęte jeszcze w tym roku. Niewykluczone, że pacjent otrzyma nowy ząb tego samego dnia, w którym zostanie usunięty jego ząb naturalny, gdy jeszcze będzie krew…

Pomysł na dokonywanie tego typu zabiegów jest bliski opatentowania. To już robiono w świecie, ale nie w taki sposób, jak pragnie to urzeczywistniać Politechnika Gdańska, we współpracy ze swymi partnerami.  Skaner wewnątrzustny odwzoruje bowiem także miejsce po usuniętym zębie. Po to, by umieścić tam implant.

– Wiemy, że możemy liczyć na naszego partnera oraz że wyniki badań zostaną skonsumowane w postaci wdrożenia przemysłowego. Co ważne, partner wnosi do projektu cenny wkład – swoje know-how, a także niezbędne fundusze –podkreśla dr Seramak w informacji dla Biura Prasowego PG.

Komercjalizacja

Podbudowa korony to jeden z etapów „produkcji” zębów. Całość składa się z kilku części, np.: implant, łącznik, podbudowa, korona zęba – wszystko to może być robione jednego dnia. Implant zostanie wciśnięty mechanicznie w miejsce po usuniętym zębie. Osłona przeciwbakteryjna ma być zapewniona dzięki zastosowaniu nanometali. To jest do osiągnięcia w ciągu 5 lat na szersza skalę. W tym czasie trzeba będzie wykazać, że wynalazek jest gotowy do pełnej komercjalizacji.

Na zdjęciu: Efekty prac w Laboratorium Biomateriałów wywołały duże zainteresowanie…

To pierwszy taki program w Polsce. Najważniejsze badania powinny zostać zakończone w ciągu 26 miesięcy. Dużo czasu pochłoną tu procedury związane z zamówieniami publicznymi.

Jak do tego udało się gdańskim naukowcom dojść? Na czym polega ich wynalazek? O tym twórcy milczą. Mówią: to czasem kwestia szczęścia.

Trzeba jednak mieć też talent…

Badania trwają od dawna. Na biomateriałach – 15 lat. Jeśli zaś chodzi o implanty stomatologiczne i podbudowy, to praktyczne doświadczenia naukowe liczą kilka lat.

Dzięki panu marszałkowi województwa, udało się zdobyć pieniądze Powstało laboratorium, w tym ma być laboratorium biomateriałów, którego kierownikiem zostanie dr Tomasz Seramak. Laboratorium znajdzie się w niezależnym pomieszczeniu.

Eksport i turystyka medyczna

Rozważane są możliwości eksportowe. Biznes musi przewidywać eksport. Na początek – do krajów Europy środkowowschodniej. Do Rosji, Białorusi, może do Kazachstanu. Ale, konkurencja jest duża. Teraz jednak w Europie jest modne hasło: Coopetition – cooperative competition, czyli: współpracująca konkurencja. W Polsce rynek jest ogromny. 91 procent z tych osób, które powinny mieć uzupełnione uzębienie, tego uzupełnienia nie posiada. Tylko 9 procent skorzystało z takich usług.

Kiedy pierwszy produkt wyeksportujemy – trudno powiedzieć. Drukarkę mamy. Ktoś musi ją obsługiwać. Nasz partner – firma – powiedział, że zapewni fachowca. My go dodatkowo przeszkolimy i będzie pracował przy drukarce. Projekt dotyczący wykorzystywania stopów tytanowych ma ruszyć za około 3 miesiące, czyli w wakacje, albo po nich. Produkty będą dostarczane najpierw protetykom w Polsce – mówią naukowcy z PG.

Twórcy zaznaczają, że w Polsce jest ogromne zainteresowanie implantami i koronami stomatologicznymi. Ze statystyk wynika, że tylko co dziesiąty Polak, potrzebujący tego typu produktów, w istocie decyduje się na nie. To ważny projekt, gdyż choroby czy braki w uzębieniu poważnie rzutują na stan innych organów wewnętrznych. Pomysł wpisuje się w ogólnopolską akcję Zdrowe Społeczeństwo. Jest także odpowiedzią na właśnie zaakceptowaną, tworzoną z udziałem autorów, inteligentną specjalizację regionu pomorskiego: „Long Healthy Life” – informuje Biuro Prasowe Politechniki Gdańskiej.

Biostopy tytanu i wyroby z nich, mogą znacznie przyczynić się do rozwoju w Polsce turystyki medycznej. Chodzi o świadczenie usług stomatologicznych cudzoziemcom, u nas, w kraju.

Kazimierz Netka