A vállízület működését helyettesítő fém-polimer implantátumok megalkotását tűzte ki céljául a CELSA program egyik sikeres BME-s pályázója.

„Elképzeléseink ily módon történő elismerésével nemcsak egy kutatás előtt nyílnak meg korábban zárt kapuk, hanem további tudományos munkák, együttműködések és a globális színtéren történő megjelenés is elérhetővé válik. Nagyszerű érzés, hogy a Műegyetemen belül is megmérettethettem magam, és azon kevés intézményi szakember közé tartozom, akiknek több éve zajló eredményes vizsgálatait egy tekintélyes grémium találta folytatásra érdemesnek” – árulta el érzéseiről a nemzetközi támogatás elnyerése után Szebényi Gábor, a BME Gépészmérnöki Kar (GPK) Polimertechnika Tanszékének egyetemi docense. A három évig tartó feltáró munkában a GPK mellett a Semmelweis Egyetem (SE) és a Leuveni Katolikus Egyetem (KU Leuven) szakemberei vesznek részt.

Szebényi Gábor központi kutatási témája a szálerősítésű kompozitok szerkezetének feltérképezése és ezen anyagok széles körű hasznosítása. Még Bolyai-ösztöndíjasként foglalkozott a közlekedésben és energetikában használt kompozit szerkezeti anyagok rezgések és dinamikus igénybevételek következtében terhelt gyenge pontjainak, az ún. erősítő rétegek közötti mátrix filmrétegnek a megfigyelésével. Tudományos vizsgálataiban azon dolgozott, hogy e pontokat megerősítse és ellenállóvá tegye. Fő –  a polimer kompozitokhoz kapcsolódó – kutatási területe mellett a kar Biomechanikai Kooperációs Kutatóközpontjában kezdett foglalkozni a humán és állati szövetek vizsgálatával, orvostechnikai eszközök tesztelésével. Itt és a Polimertechnika Tanszéken már egy évtizede végez biomechanikai elemzéseket, protézisfejlesztést, valamint tesztelést. Ma már három egyetem kutatói együttes erővel dolgoznak az innováción (BME, SE, KU Leuven).

A hároméves CELSA kutatás célja a könyök- és vállízületi implantátumok kopás- és súrlódáscsökkentése felületi mikrostruktúrák kialakítása révén. „Képfeldolgozáson alapuló módszerek felhasználásával olyan újszerű protézisek kidolgozására vállalkoztunk, amelyek együttesen veszik figyelembe a gyógyászati segédeszközzel együtt élő páciens egyedi, személyre szabott igényeit, a műszaki tervezésért és kialakításért felelős mérnök aspektusait, és az egészségügyi kritériumokat is szem előtt tartó orvos szempontjait: azaz, a szervezet könnyebben befogadja, tartósnak bizonyulnak, ellenállnak a kopásnak és megkönnyítik a beavatkozást végző szakember feladatát is, reprodukálhatóbbá teszik a műtéteket” – vázolta fel a szakmai tevékenység összetettségét Szebényi Gábor, hozzátéve, hogy a művi implantátumok beültetését kopásból eredő panaszok, elhasználódás, időnként baleseti trauma indokolhatja. Mérnökként az ideális geometriai kialakítás mellett a protézisek alapanyagát és annak előállítási módját is újragondolják: az ultranagy tömegű polietilén (UHMWPE) és titán párosából additív gyártási technológiákkal, azaz 3D nyomtatási módszerekkel tartós és működésében a valódi emberi ízületek funkcióját átvevő művi implantátumok kikísérletezése a cél. A GPK egyetemi docense elárulta, hogy egy olyan mesterséges folyadékközeg létrehozásán is dolgoznak, amely hosszú távon kiválthatja a szimulációk során használt, ám kevésbé tartósnak bizonyuló szarvasmarha ízületi folyadékot.

A kutatócsoport által fejlesztett moduláris vállízületi implantátum prototípus modelljei

„Szerencsés csillagzat alatt született meg az a kooperáció, amelyben három nívós egyetem különböző tapasztalatokkal rendelkező kutatói osztják meg egymással tudásukat, így a munka végén egy elméleti és gyakorlati eredményt is biztosító fejlesztés születik” – méltatta a kutatásban részt vevő konzorciumot a díjnyertes pályázó. A BME felelős a kísérleti implantátumok anyagvizsgálataiért, fém és műanyag alkatrész-geometriák és összetételek kikísérletezéséért, valamint a felületi struktúrák tervezéséért; a Leuveni Katolikus Egyetem (projektvezető: Kathleen Denis) a fém 3D nyomtatásban és technológiafejlesztésben megszerzett kompetenciájával járul hozzá a projekt sikeréhez, míg az SE szakemberei Kocsis György vezetésével az orvosi háttér mellett az ízületi szimulátort bocsátják a program rendelkezésére, valamint a kopadékok elemzésében és orvosi szempontból történő minősítésében vesznek részt.

A tervezés során vizsgált kopott vállízületi vápa komponensek 3D szkennelt modelljei

„Az újszerű tudományos eredmények lehetősége mellett örömmel tölt el, hogy a társadalom számára is hasznos projektben dolgozhatok azt remélve, hogy minél több emberi élet válik könnyebbé, egyszerűbbé kutatásunknak köszönhetően. A felhalmozódó tudást szeretnénk átadni a leendő mérnökgeneráció tagjainak is: igyekszünk bevonni a fiatalokat a népszerű biomechanikai vizsgálatokba, ezen munkáink egyébként már számos tudományos diákköri dolgozat témájául szolgáltak” – fejtette ki Szebényi Gábor, akinek több tanítványa is intézményi TDK első helyet ért el, egyikőjük pedig a Pro Progressio Alapítvány idei különdíját, továbbá társzerzőként egy második helyet is bezsebelt fém-polimer vállprotéziseket elemző pályamunkáival.

Szebényi Gábor nagy várakozásokkal tekint a CELSA program támogatását elnyert munka elébe, bízva abban, hogy következtetéseik néhány éven belül az orvostechnikai piacon megjelenő termékek sorában is visszaköszönnek, és lehetőséget teremtenek európai uniós pályázatokban való részvételre.

TZS-GI

Fotó: Takács Ildikó