Interakce mezi hydroxyapatitem a niobičnanem draselno-sodným při vysokoteplotním zpracování: příprava kompozitů pro biomateriály s intrinzickou antibakteriální aktivitou

Kost je přirozeně piezoelektrický materiál: mechanické zatížení v ní generuje elektrické signály, které se podílejí na řízení její přestavby a hojení. Piezoelektrické biomateriály, které tento mechanismus napodobují, proto představují perspektivní směr ve vývoji nové generace kostních implantátů. Ke slibným kandidátům patří materiály na bázi niobičnanu draselno-sodného KxNa1-xNbO3 (KNN), který však sám o sobě pro přípravu vhodného implantátu nestačí. Nedávné studie navíc ukazují, že KNN může vykazovat vlastní (intrinzickou) antibakteriální aktivitu, což otevírá cestu k implantátům se sníženým rizikem infekce bez nutnosti použití antibiotik. Kombinace s hydroxyapatitem (HA), hlavní minerální složkou kosti, nabízí cestu k materiálu spojujícímu piezoelektrickou funkci s bioaktivitou. Klíčovou a dosud systematicky nepopsanou otázkou je chemická kompatibilita obou fází při vysokoteplotním zpracování, zvlášť při využití nanoprášků – zabudování alkalických iontů do struktury apatitu, rozklad HA či vznik sekundárních fází mohou degradovat piezoelektrické i biologické vlastnosti kompozitu. Cílem práce je stanovit podmínky zpracování, za nichž si kompozit KNN–HA zachová obě funkční fáze.

Práce zahrnuje přípravu kompozitů KNN–HA s různým poměrem těchto složek a využitím běžných komerčních prášků a nanoprášků. Prášky KNN a HA budou homogenizovány různými způsoby (míchání na třepačce, planetární mletí), směsi budou vylisovány a konvenčně vypáleny za různých podmínek. U vypálených vzorků bude stanoveno smrštění, změna hmotnosti, objemová hmotnost Archimedovou metodou a fázové složení rentgenovou difrakcí. Práce je součástí výzkumného projektu zaměřeného na piezoelektrické biomateriály a její výsledky budou podkladem pro navazující biologické testy.