Badania nad opracowaniem biomateriałów kompozytowych do zastosowań w inżynierii i w chirurgii
Variant of the title
Research on the development of composite biomaterials for applications in engineering and surgery
Author
Bańkosz, Magdalena
Promoter
dr hab. inż. Bożena Tyliszczak, prof. PK
Assistant promoter
dr inż. Dariusz Mierzwiński
Release date
2025
Date of defense
03.12.2025
Language
Polish
Comments
Wyniki badań przedstawione w niniejszej rozprawie doktorskiej zostały współfinansowane z projektu „Wielofunkcyjne kompozyty aktywne biologicznie do zastosowań w medycynie regeneracyjnej układu kostnego” zrealizowanego w ramach programu TEAM-NET Fundacji na rzecz Nauki Polskiej finansowanego przez Unię Europejską z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego, POIR.04.04.00-00-16-D7/18.
composite biomaterials, bone tissue engineering, hydroxyapatite, tissue scaffolds
Abstract
Celem rozprawy było opracowanie i charakterystyka biomateriałów kompozytowych przeznaczonych do zastosowań w inżynierii i chirurgii tkanki kostnej. Zaprojektowane materiały bazowały na hydroksyapatycie oraz wybranych polimerach syntetycznych, modyfikowanych bioaktywnymi dodatkami – kolagenem i klindamycyną – w celu nadania im właściwości regeneracyjnych i przeciwdrobnoustrojowych. Hydroksyapatyt otrzymano metodą mokrej precypitacji, uzyskując materiał o wysokiej czystości, porowatej strukturze i dobrej biozgodności. Wytworzone kompozyty charakteryzowały się korzystnymi właściwościami fizykochemicznymi i mechanicznymi. Wprowadzenie kolagenu zwiększyło elastyczność i poprawiło cechy powierzchniowe, natomiast dodatek klindamycyny zapewnił aktywność wobec Staphylococcus aureus. Ocena biologiczna potwierdziła brak cytotoksyczności oraz pozytywny wpływ na proliferację komórek i procesy regeneracyjne. Najbardziej obiecującym rozwiązaniem okazał się kompozyt zawierający syntetyczny HAp, kolagen wołowy i klindamycynę. Materiał ten posiada potencjał do zastosowań jako rusztowanie kostne oraz nośnik substancji bioaktywnych w leczeniu ubytków kostnych i profilaktyce infekcji okołowszczepowych.
The aim of the dissertation was the development and characterization of composite biomaterials intended for applications in bone tissue engineering and surgery. The designed materials were based on hydroxyapatite and selected synthetic polymers, modified with bioactive additives—collagen and clindamycin—to impart regenerative and antimicrobial properties. Hydroxyapatite was synthesized using a wet precipitation method, resulting in a material with high phase purity, a porous structure, and good biocompatibility. The fabricated composites exhibited favorable physicochemical and mechanical properties. The incorporation of collagen enhanced elasticity and surface characteristics, while the addition of clindamycin conferred antimicrobial activity against Staphylococcus aureus. Biological evaluation confirmed the absence of cytotoxicity and a positive influence on cell proliferation and regenerative processes. The most promising solution was the composite containing synthetic HAp, bovine collagen, and clindamycin. This material shows potential for application as a bone scaffold and a carrier of bioactive substances for the treatment of bone defects and the prevention of peri-implant infections.
