| Felsőoktatási Intézmény | Szegedi Tudományegyetem Természettudományi és Informatikai Kar |
|---|---|
| Projektgazda Neve | Optikai és Kvantumelektronikai Tanszék Arcade Kutatási és Fejles |
| Projektgazda Címe | 6720 Szeged Dóm tér 9 1136 Bp. Pannónia u. 15. |
| Projektgazda Weboldala | http://opt.physx.u-szeged.hu/ www.virtualarcade.hu |
| Kapcsolattartó Neve | Dr. Hopp Béla Galla Zoltán |
| Kapcsolattartó Telefonszáma | +36 62 544-273 |
| Kapcsolattartó Mobilszáma | +36/20 917 48 96 |
| Kapcsolattartó Email Címe | optika@physx.u-szeged.hu zoltan.galla@virtualarcade.hu |
| Tudományágak |
|---|
| Orvosi biotechnológia |
| Egészségtudományok |
| Klinikai orvostudományok |
A projektgazda Hopp Béla 1989 óta dolgozik fizikusként, innentől kezdve az Eötvös Lóránd Fizikai Társulat tagja. A Szegedi Tudomány Egyetemen, 1999-től felnőtt kutatóként van jelen.
Az Arcade Kutatási és Fejlesztési Kft. a magyarországi egyetemekben és laboratóriumokban folyó kutatások és fejlesztések eredményeinek termékké inkubálására szakosodott vállalkozás. Szegeden az Arcade Kft. üzemeltet egy teljesen felszerelt inkubációs irodát, ahol partner cégeinknek nyújtunk teljes körű inkubációs szolgáltatást. Az inkubált cégek között találunk lézerfizikával, optikával, mesterséges intelligenciával vagy éppen közlekedési informatikával foglalkozó spin-off cégeket is.
A Biokompatibilis Fog implantátum projekt készen áll a prototípus termék fejlesztésre, melyet az Arcade Kutatási és Fejlesztési Kft. mint innovátor cég segítségével végeznének, megfelelő kockázati tőke, vagy pályázati finanszírozás bevonását követően.
A projektgazda fő tudományterülete a lézertechnológia, azon belül is a következőek:
Lézerek orvosi alkalmazásai
Fizikai folyamatok gyorsfényképezése
Lézeres felületmódosítás
Lézeres átmásolás
Excimer lézeres abláció
Fizikai folyamatok gyorsfényképezése
Széndioxid lézeres anyagmegmunkálás
A konkrét projekt, amin jelenleg is dolgoznak, az a Biokompatibilis Fog implantátum
A Szegeden megépülő ELI Attoszekundumos Fényimpulzus Forrás (ELI-ALPS) kutatási nagyberendezés elsődleges küldetése az, hogy ultrarövid impulzusokat szolgáltató fényforrások széles skáláját – különös tekintettel a koherens extrém-ultraibolya (XUV) és röntgensugárzásra, valamint az attoszekundumos impulzusokra – tegye hozzáférhetővé a nemzetközi tudományos közösség különböző felhasználói csoportjai számára. A létesítmény küldetésének másik fő eleme a 200 PW csúcsintenzitású impulzusok előállításához szükséges tudományos és technológiai fejlesztések elősegítése.
Az SZBK a nemzetközileg elismert magyar élettudományi kutatások meghatározó intézménye. Az 1971-ben alapított kutatóközpont négy intézete - a Biofizikai, Biokémiai, Genetikai, Növénybiológiai Intézet - mintegy 260 kutatót foglalkoztat, akiknek munkáját rangos nemzetközi tudományos közlemények és szabadalmak fémjelzik. A kutatott témák a molekuláris és sejtbiológia számos területét ölelik fel, s a baktériumok ipari hasznosításától a termesztett növények irányított nemesítésén át az emberi egészség és a környezetvédelem kérdéséig terjednek. Az SZBK döntően a tudományos alapkutatások műhelye, de az SZBK kutatói kezdeményező szerepet játszanak biotechnológiai vállalkozások életre hívásában és menedzselésében, valamint oktatási feladatok ellátásában is. Az SZBK eredményes működését, a kutatások magas színvonalát az Európai Molekuláris Biológiai Szervezet (EMBO) is elismerte és a Központot az EU 2000-ben az Európai Unió Kiválósági Központja címmel jutalmazta.
A Tanszék a következő nemzetközi pályázatokban vett részt:
Helios Oktatási Program – Mérnökképzés az ELI számára - http://titan.physx.u-szeged.hu/~opthome/heliosoktatas/
Lézeres technológiák és másodlagos fényforrások kutatása és alkalmazása az ELI-Hu számára - http://www.helios-kutatas.hu/
Napjainkban a szájsebészetben és ortopédiában sokféle implantátumot alkalmaznak, melyek szervezetbe való beépülésének alapkövetelménye a biokompatibilitás.
A csontokba ültetett, terhelésnek kitett implantátumok esetében a rájuk ható nyomás tartós elviselése szempontjából fontos az osszeointegráció[1], melynek során az implantátumok felszínén lévő mikropórusokba közvetlenül belenőnek a kötőszöveti sejtek.
A tapasztalatok azt mutatták azonban, hogy a fogimplantátumok az esetek bizonyos százalékában kilökődnek a szervezetből, vagyis a csontintegráció nem jön létre.
Osszeointegrációt befolyásoló tényezők:
Állandó fertőzésveszély a steril szervezet és a műcsonk között: gyulladások, ami a környező szövetek és a csont pusztulásához, az implantátum kilökődéséhez vezethet
A felület morfológiája és kémiai szerkezete: Az implantátum felületének érdesítésével (pl.lézeres ablációval) az érintkezési felület és ezáltal a csontsejtek tapadási képessége megnő.
A technológia előnyei:
tömör vékonyréteg hozható létre,
egyidejűleg többféle céltárgy anyagot alkalmazva,
kevert rétegek is előállíthatók,
jól meghatározott vastagságú film választható le,
A titán a leggyakrabban alkalmazott implantátumanyag. melynek megtapadási aránya 60-70%, vagyis 30%-nyi esetben gyulladás lép fel a testidegen anyag miatt. Biológiai szempontból a legtermészetesebb, legalkalmasabb bevonat maga a fog anyaga lenne.
(osszeointegráció: Az a folyamat, amikor a beültetett implantátum vagy csontanyag és a befogadó csontszövet között szoros kötés jön létre, a csontszövetek körbeveszik az implantátumot vagy beültetett csontanyagot, elősegítve a beépülés folyamatát. Időtartama általában 3-6 hónap. Ezt követően válik terhelhetővé az implantátum)
[1]Az a folyamat, amikor a beültetett implantátum vagy csontanyag és a befogadó csontszövet között szoros kötés jön létre, a csontszövetek körbeveszik az implantátumot vagy beültetett csontanyagot, elősegítve a beépülés folyamatát. Időtartama általában 3-6 hónap. Ezt követően válik terhelhetővé az implantátum.
A projekt elsődleges célja, hogy fogimplantátum gyártók, jelenleg forgalomban lévő termékeink fog vékonyréteggel való bevonása egy nagyobb mintán megvalósuljon. Ezt követően a klinikai tesztek következnek, melyek az in vivo kísérletek sikeres zárásával érnének véget.
Egy nagyteljesítményű impulzuslézer nyalábját a céltárgyra fókuszálva, a besugárzás hatására a felületre merőlegesen plazmaállapotú anyagfelhő lép ki. Ezt a jelenséget ablációnak nevezzük. A mikroszkópos megfigyelések azt mutatták, hogy az így kapott maratási gödör tiszta, meredek falú, éles peremű.
Az abláció során eltávozó nagysebességű anyagfelhő felfogható egy, az útjába helyezett szubsztráton, ahol megfelelő körülmények esetén vékonyrétegként rakódik le. A vékonyréteg növesztésének ezt a viszonylag egyszerű módját impulzuslézeres vékonyréteg leválasztásnak (Pulsed Laser Deposition, PLD) nevezik.
Az implantátum felületének saját fogszövet anyagával történő bevonása optimális megoldásnak látszik, ezért kísérletet tettünk elsősorban a módszer kifejlesztése céljából „fog-vékonyréteg” előállítására PLD-vel, humán fogat használva kiinduló anyagként.
Céltárgynak foggyökerek megőrlésével előállított porból préselt tablettákat használtunk. Sejttani vizsgálattal ellenőrizhető a fog-vékonyréteg implantátumra tapadásának mértéke.
A fejlesztés során létrejön egyrészt a PLD prototípus berendezés, mely a piaci igényeknek megfelelő mennyiségű Biokompatibilis Fog implantátum elkészítésére lesz alkalmas.
Emellett a fejlesztés alatt beültetett implantátumok mint termék jön létre.
Szervezetbarát réteg kerül az implantátumra, mely megközelítés újdonság a fogászati, de az egész egészségügyi ágazatban. A fog belső cement állományát elpuhítják, amit lézerrel átlőnek a Ti implantátumra (light PLD) fog-vékonyrétegként. Sejttani vizsgálattal ellenőrizhető a fog-vékonyréteg implantátumra tapadásának mértéke. Általában probléma, hogy baktériumok tapadnak meg a Ti implantátum felszínén, ezért egy ezüstréteg is kerül a Ti implantátumra. Nanoréteges (0-20 nm között) vastagságban kerül fel. Fontos megtalálni az egyensúlyt, mert nemcsak a baktériumok nem kedvelik az ezüstöt, a sejt számára is mérgező bizonyos mennyiség felett. Emellett a lézeres érdesítés teheti még teljesebbé az implantátumot. A tapasztalatok szerint a nanoszekundumos excimer lézerrel kialakított érdesség elősegíti a sejteknek a felületen való megtapadását. Ennek ellenőrzésére sejttenyésztési kísérletek már folyamatban vannak.
Az elkészült berendezéssel az implantátum gyártóknak bérmunkában készítenénk a garantáltan 20-30% jobb osszeointegrációs tulajdonságokkal rendelkező terméket.
Ez magyarországi viszonylatban 6-8 terjesztőn keresztül 10-15 gyártó termékeit érinti, akiket az első és második évben 2-3000 barab Biokompatibilis Fog implantátummal tudnák ellátni.
A Biokompatibilis Fog implantátum árában 25-30% lenne magasabb, mint a hagyományos implantátumok.
A fogászat fejlődésével az ezredfordulóra a fogászati implantáció széleskörben alkalmazott eljárássá vált. Az ember fogait sajnos megújulni nem képes keményszövet építi fel, mely extrém erőhatásokra illetve hosszantartó kóros ingerekre elpusztul. A még aktív 60-70 éves korosztály számára komoly problémát jelent az étkezés, de a mindennapi élet során. A fogazat hiánya a fizikai és esztétikai hiányán túl lelki sérülést is okozhat, mely a még aktív emberek a társadalomtól való visszahúzódását, leépülését eredményezi.
A kialakult foghiányok pótlására számos lehetőség van, azonban ez gyakran áldozatokkal jár. Az előzőek miatt jelent óriási előrelépést a fogorvosi implantáció megjelenése, fejlődése és mindennapos használata. Egy implantátumok használatával egy fog úgy pótolható teljesértékűen, hogy közben a többi fogra nem kerül többletterhelés. A funkción kívül így az esztétika is sokkal közelebb hozható a természeteshez.
A modern fogorvosi implantátumok olyan felületkezelt titánium esetleg cirkónium csavarok, melyeket a szervezet képes sajátjaként felismerni. Az implantátumot úgy kell elképzelnünk, mint egy olyan foggyökeret, melynek apró barázdált felszínébe belenő a csont (osseointegracio), így a stabilitásuk csontosodás után meghaladja fogaink eredeti rögzítettségét.
