Termisk sprutning kan ge bättre benimplantat i framtiden

Skadade ben kan i framtiden återskapas med 3D-printade implantat som har termiskt sprutade ytskikt så att de lättare accepteras av människokroppen. Högskolan Väst har startat ett nytt spännande forskningsprojekt tillsammans med indiska universitetet Vellore Institute of Technology, VIT.

Termisk sprutning förknippas ofta med industriella applikationer. Forskarna på Högskolan Väst har till exempel i många år fokuserat på gasturbiner i flygmotorer, värmekraftverk med mera. Men termisk sprutning kan också förbättra produktegenskaper inom flera andra områden. Den nya tekniken, suspensionssprutning, öppnar helt nya möjligheter.

– Bioteknik är ett av flera intressanta områden. Vårt nystartade forskningsprojekt går ut på att ta fram en ny typ av benimplantat som kan integreras och läka ihop med övriga benet på ett bra sätt. Dagens implantat är dyra och innebär risker av olika slag, förklarar Nicolaie Markocsan, professor i produktionsteknik på Högskolan Väst.

Se filmen här: https://www.facebook.com/vastpunkt/videos/534035670472798/

Suspensionssprutning väckte forskarnas intresse

Forskarna på ”Centre for Biomaterials, Cellular and Molecular Theranostics (CBCMT)” vid VIT har gedigen kompetens inom det biotekniska forskningsområdet. I det här projektet knyts deras kunskaper samman med Högskolan Västs specialkompetens inom termisk sprutning.

– Vi fick kontakt för flera år sedan när de hörde talas om vår forskning inom suspensionssprutning. VIT bad oss göra tester med olika ytbeläggningar och de blev mycket intresserade av att gå vidare i ett gemensamt forskningsprojekt, berättar Nicolaie.

Forskarna i Indien ska ta fram 3D-printade implantat tillverkade av titan och som kan skräddarsys för olika slags skador. De porösa implantaten ska beläggas med ett termiskt sprutat nanostrukturerat skikt av biomaterial och efterfylls med en blandning av kollagen med stamceller. Denna ”fyllning” bidrar till att benimplantatet lättare integreras med kroppen. Högskolan Västs uppgift är att ge implantatet ett biokompatibelt ytskikt som har bra mekaniska egenskaper och som dessutom är antibakteriellt.

Testar olika kombinationer av material

– Med hjälp av suspensions-plasmasprutning ska vi testa olika nanostrukturerade skikt som består av hydroxylapatit, silver och grafén. Hydroxylapatit är ett välkänt biomaterial som ofta används för olika typer av implantat. Silver har antibakteriella egenskaper och grafén kan bidra till att höja implantatets mekaniska egenskaper. Kombinationer av dessa tre material i ett skikt kan ge de förbättrade egenskaper som nämndes ovan.

Snabbare nybildning av ben

– Målet är att efterlikna beståndsdelarna i människoben, snabba upp nybildningen av ben och förhindra infektioner.

Nicolaie förklarar att suspensions-plasmasprutning har flera fördelar. Eftersom beläggningsmaterialet blandas med vätska kan man enkelt testa olika blandningar. Dessutom kan man spruta riktigt tunna skikt med god vidhäftning och hög kristallintäthet – det vill säga att skiktet blir starkare och mer hållbart.

– Vi är mycket spända på resultatet eftersom tidigare tester har varit mycket lovande. Förhoppningen är att den nya typen av implantat ska underlätta läkeprocessen avsevärt för patienter som får ett förlorat eller skadat ben återskapat.

– Om det här projektet blir framgångsrikt hoppas vi förstås kunna fortsätta forska gemensamt eller med svenska aktörer i större projekt.

Forskningsprojektet pågår 2020–2021 och finansieras av Vetenskapsrådet, inom ramen för deras forskningssamarbete mellan Indien och Sverige (Indo-Swedish Joint Network).