Nowy patent z Politechniki Białostockiej. Kompozycja cementu szkło-jonomerowego z substancją bioaktywną do zastosowań stomatologicznych.
Kompozycja cementu szkło-jonomerowego z substancją bioaktywną do zastosowań stomatologicznych to nowy patent, jaki wspólnie zdobyły Politechnika Białostocka i Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu. Pancerzyki okrzemek wzmacniają wypełnienie i przedłużają uwalnianie antybiotyku.
Istotą wynalazku jest użycie ażurowej biokrzemionki amorficznej, pochodzącej z oczyszczonych pancerzyków okrzemek, jako nośnika dla substancji bioaktywnej, którą jest amoksycylina.
Zastąpienie konwencjonalnej ziemi okrzemkowej bardziej jednorodnym materiałem poprawia właściwości użytkowe cementu, takie jak odporność na erozję kwasową, przy jednoczesnym umożliwieniu przedłużonego uwalniania leku przez co najmniej 14 dni. Wyniki badań wykazują, że dodatek leku nie pogarsza istotnie właściwości mechanicznych materiału, w przeciwieństwie do dodawania czystego antybiotyku.
– Stosując pancerzyki okrzemek jako nośnika amoksycyliny zaobserwowaliśmy wzrost wybranych właściwości mechanicznych wypełnienia – na przykład twardości – opowiada dr hab. inż. Magdalena Łępicka z Katedry Inżynierii Materiałowej i Produkcji Wydziału Mechanicznego Politechniki Białostockiej. – Jednocześnie pomagają one zapobiegać erozji kwasowej oraz poprawiają inne właściwości użytkowe przy jednoczesnym uzyskaniu poprawy właściwości bioaktywnych takiego cementu, czyli po prostu zabijamy bakterie próchnicotwórcze.
Nowe, mocniejsze i bardziej aktywne wypełnienie może mieć duże znaczenie w leczeniu próchnicy u małych dzieci.
– W przypadku młodych pacjentów, jeszcze z zębami mlecznymi, czasami stosuje się małoinwazyjne leczenie, na przykład tak zwane metody ART, w których nie stosuje się typowych wierteł stomatologicznych, tylko próchnica jest usuwana z wykorzystaniem narzędzi ręcznych – wyjaśnia dr Łępicka. – Tego typu leczenie stosuje się na przykład w Afryce, ale też w Chinach. Jeżeli w wypełnieniu zastosujemy dodatkową substancję bioaktywną, czyli antybiotyk, pomagamy w usuwaniu próchnicy, czyli to, czego stomatolog nie był w stanie usunąć manualnie, pomaga zabić antybiotyk.
Patent jest efektem projektu BIOG-NET, który był realizowany na Wydziale Mechanicznym Politechniki Białostockiej. Kierownikami projektu byli: prof. dr hab. inż. Krzysztof Jan Kurzydłowski i dr Michał Kawalec.
– Był to bardzo duży projekt prowadzony w konsorcjum sześciu uczelni – wspomina dr Łępicka. – Sam pomysł na ten patent pojawił się w trakcie prowadzonych przez badań. Najpierw prowadziliśmy badania na ziemi okrzemkowej, czyli takim proszku, który można kupić komercyjnie w sklepach. Ziemia okrzemkowa zawiera pancerzyki okrzemek. Ale ziemia okrzemkowa często może być zanieczyszczona. W związku z tym postanowiliśmy zastosować hodowlane pancerzyki okrzemek, dzięki czemu jesteśmy w stanie zachować czystość takiego produktu, ale też szybkość uwalniania antybiotyku w zależności od geometrii pancerzyka. Badania prowadziłam ze studentkami kierunku inżynieria biomedyczna. Była to panie Justyna Matel, Klaudia Nowicka i Magdalena Rodziewicz.
Wystarczyła odrobina inicjatywy i dziś doktorantka Szkoły Doktorskiej Politechniki Białostockiej już może wpisać w swoim naukowym CV kolejny patent.
– Zgłosiłam się do pani doktor Łępickiej szukając tematu pracy dyplomowej i pani doktor zaproponowała mi pracę nad nowoczesnymi kompozytami – wspomina mgr inż. Magdalena Rodziewicz-Weremczuk. – Później zaczęłyśmy wykonywać kolejne badania i w ten sposób zebrane wszystkie wyniki pozwoliły nam na złożenie wniosku patentowego.
Zanim badacze złożyli wniosek patentowy musieli przeprowadzić liczne próby. W Uniwersytecie Mikołaja Kopernika w Toruniu przygotowywano pancerzyki okrzemek wraz z antybiotykiem, a w laboratoriach Politechniki Białostockiej badano właściwości mechaniczne całej kompozycji.
– Mieszałam poszczególne składniki materiału, aby uzyskać kompozyt, a potem wykonywałam pomiary twardości tego materiału, czy pomiary chropowatości powierzchni – opowiada Rodziewicz-Weremczuk. – Przy wsparciu pani doktor wykonywałam także obserwacje mikroskopowe.
I w taki oto sposób dyplomantka stała się pełnoprawną współautorką wynalazku.
Czytaj też: Dr inż. Magdalena Łępicka zrealizuje grant NCN. Przyznane dofinansowanie to 1,3 mln zł
Istota wynalazku
Kompozycja charakteryzuje się tym, że depozyt substancji bioaktywnej wykonany jest z ażurowej biokrzemionki amorficznej pochodzenia naturalnego. W badaniach laboratoryjnych wykorzystano oczyszczone pancerzyki okrzemek szczepu Pseudostaurosira trainorii. Substancją bioaktywną jest antybiotyk beta-laktamowy, taki jak amoksycylina.
Znaczenie nośnika
Pancerze okrzemek (biokrzemionka amorficzna) mogą być dostarczone jako znacznie bardziej jednorodny materiał niż stosowana wcześniej ziemia okrzemkowa i są preferowane w kontrolowanym dostarczaniu leków. Ponadto, pancerzyki pochodzące z hodowli okrzemek można genetycznie modyfikować w celu uzyskania pożądanych właściwości.
Korzyści i działanie
Zastosowanie depozytów substancji bioaktywnej (leku, antybiotyku) na pancerzykach okrzemek – ażurowej biokrzemionki amorficznej – przynosi szereg nieoczekiwanych korzyści, niwelując typowe problemy materiałów szkło-jonomerowych modyfikowanych lekami:
- Poprawa właściwości fizyko-mechanicznych: Zastosowanie depozytu antybiotyku na pancerzykach okrzemek poprawia niektóre parametry użytkowe cementów szkło-jonomerowych, takie jak odporność na erozję kwasową
- Zachowanie twardości: Dodatek depozytu leku nie modyfikuje mikrotwardości cementu szkło-jonomerowego, podczas gdy dodatek leku w czystej postaci istotnie statystycznie obniża twardość. Mediana pomiarów mikrotwardości dla materiału z pancerzykami okrzemek ładowanymi lekiem była nawet większa niż dla materiału niezawierającego pancerzyków.
- Działanie bioaktywne i uwalnianie leku: Cement pozwala na skuteczne, przedłużone uwalnianie aktywnej postaci deponowanej substancji co najmniej przez 14 dni
- Zastosowanie kliniczne: Kompozycja poprawia właściwości bioaktywne cementu, co oznacza, że zabija bakterie próchnicotwórcze.
Tego typu wypełnienia mogą mieć szczególne znaczenie dla leczenia zębów mlecznych w przypadku młodych pacjentów. W metodach małoinwazyjnego leczenia, takich jak ART (Atraumatic Restorative Treatment), antybiotyk pomaga usunąć próchnicę, której lekarz nie był w stanie usunąć manualnie.
Wynalazek o numerze patentowym PL 248022 B1 to kompozycja cementu szkło-jonomerowego z substancją bioaktywną do zastosowań stomatologicznych. Patent został udzielony Politechnice Białostockiej oraz Uniwersytetowi Mikołaja Kopernika w Toruniu.
Dane patentowe:
- Numer patentu: PL 248022 B1
- Data publikacji o udzieleniu patentu: 2025.10.06 WUP 40/2025
Uprawnieni z patentu (Właściciele):
- Politechnika Białostocka
- Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu
Twórcy wynalazku:
Magdalena Łępicka,
Michał Kawalec,
Paweł Pomastowski,
Krzysztof Jan Kurzydłowski,
Justyna Matel,
Magdalena Rodziewicz,
Klaudia Nowicka
Sprawdź: Dr inż. Magdalena Łępicka edytorem renomowanego czasopisma naukowego
Autor: Jerzy Doroszkiewicz