Situatia actuala in domeniu. Un biomaterial trebuie sa aiba proprietati mecanice si biocompatibilitate interfaciala potrivite pentru a produce un raspuns biologic favorabil a corpului uman. Interactiile preliminare intre materialelle implantate si fluidele biologice sunt guvernate de proprietatile de suprafata. Deci, suprafata implntului are un rol decisive in raspunsul tesuturilor la dispozitive medicale artificiale implantate. Studii recente au aratat ca modificarile topografiei suprafetei la nivel de nanoscala imbunatatesc bioactivitatea implantului, dar aceste studii sunt in stadium incipient de cercetare.

Necesitati de piata. Tratamentele de suprafata prin tehnici mecanice si depuneri din plasma folosite la implanturile ortopedice de titan prezinta dezavantaje importante cum ar fi adeziunea slaba dintre metal si stratul de oxid, incapacitatea de a acoperi implanturi poroase si de incorporare de agenti biologici activi, eliminarea de particule delaminate, structura de suprafata necontrolabila; de asemenea aceste implante au timp de viata medie limitata si scazuta. Necesitatea de implanturi bioactive cu oseointegrare rapida si timp de viata lung impune dezvoltarea de noi implanturi cu stimularea activitatii celulare, bioactivitate inalta si proprietati mecanice apropiate de cele ale osului uman.

Obiective generale. Obiectivul pe termen lung al acestui proiect este imbunatatirea calitatii vietii pacientilor care vor folosi un aliaj nou, avansat, prin conditii mai bune de sanatate datorita inlocuirii materialelor de implant cu risc cu un bioaliaj netoxic. Se va realiza o dezvoltare durabila prin folosirea unor tehnologii de vid inalt si chimie verde. Noul aliaj va avea o perioada foarte lunga de viata (mai mult de 20 ani) si astfel se va realiza o utilizare eficienta a resurselor materiale. Primul obiectiv este sinteza (folosind metode prietenoase mediului) a noului bioaliaj avansat inovativ (compozitie originala) pentru implanturi ortopedice, bazat pe elemente netoxice cu valoare adaugata inalta datorita rezistentei la coroziune si biocompatibilitatii crescute si proprietatilor mecanice imbunatatite, apropiate de cele ale osului uman. Al doilea obiectiv este functionalizarea suprafetei prin aplicarea de tratamente de suprafata controlate (contributii stiintifice originale) folosind solutii chimice si metode electrochimice nepoluante si netoxice pentru obtinerea de structuri nano poroase cu abilitate de oseointegrare si de dezvoltare de celule osoase crescute. Un alt obiectiv este evaluarea completa si complexa a caracteristicilor structurale si functionale (noutati stiintifice) corelate cu cresterea bioactivitatii. Cercetarea originala, multi si interdisciplinara va fi orientata catre cunoasterea aprofundata a fenomenelor si mecanismelor care permit controlul proceselor la interfata biomaterial/tesut pentru stimularea cresterii celulelor. In final vor fi elaborati parametrii pentru executarea implantului, un lot test, transfer de tehnologie, program de implementare industriala pentru a genera un produs european nou competitiv intr-o piata mondiala in crestere rapida.

Inovare. Elaborarea unui nou aliaj bazat pe elemente netoxice, Ti, Nb, Zr, Ta care vor asigura o foarte buna biocompatibilitate si rezistenta la coroziune. Structurarea suprafetei acestui aliaj va urma ierarhia: (1) bioaliaj cu rezistenta la coroziune, proprietati mecanice si tribologice bune; (2) strat de oxid micrometric cu aderenta buna, compozitie, morfologie si microtopografie controlate, realizate pe cale electrochimica; (3) strat de suprafata la nivel de nanoscala cu functionalitate adaugata si structura optimizata prin tratamente chimice, ducand la cresterea bioactivitatii.

Rezultate preconizate. Demonstrarea compatibilitatii biochimice si biomecanice a noului aliaj avansat; determinarea abilitatii de oseointegrare; metode rapide pentru obtinerea de informatii predictibile despre comportarea noului aliaj cu suprafata functionalizata; banca de date originale pentru utilizatorii noului aliaj cu suprafata bioactive; lot test folosind aliajul avansat cu suprafata functionalizata; specificatii de design pentru executia implantului; plan de implementare industriala; formarea unui nucleu European specializat, care sa acopere intregul process de la generarea de material la testarea fizica, chimica si biologica; 2 patente; 6 lucrari stiintifice; 7 prezentari la conferinte. Companiile producatoare vor folosi rezultatele proiectului si vor dezvolta suprafete bioactive. Vor fi initiate noi proiecte de cercetare pentru implementarea fabricarii aliajului in unitati industriale.