Kompoziti kalcijevog karbonata i nanočestica cinkova oksida za razvoj antibakterijskih i biokompatibilnih implantata
Glavni istraživač
Rastući broj komplikacija povezanih s implantatima u ortopedskoj i dentalnoj kirurgiji, posebice periimplantatne infekcije i slaba osteointegracija, zahtijeva razvoj novih materijala koji mogu istodobno spriječiti mikrobnu kolonizaciju i potaknuti vezanje koštanog tkiva. Jedan od najučinkovitijih pristupa usmjeren je na funkcionalizaciju površina implantata pomoću antibakterijskih i biokompatibilnih kompozita, pri čemu se osobita pažnja posvećuje nanočesticama cink oksida (ZnO NP) i kalcijevu karbonatu (CaCO₃). Formiranje biofilmova mikroorganizama kao što su Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis i Candida albicans na površini implantata značajno povećava rizik od infekcija i posljedičnog neuspjeha implantata. Zbog zabrinutosti vezanih uz antimikrobnu rezistenciju i negativne ekološke učinke antibiotika, istražuju se alternativna antimikrobna rješenja, među kojima se posebno ističu nanočestice metala. ZnO NP pokazuju snažno antimikrobno djelovanje i pri niskim koncentracijama te pritom zadržavaju visoku razinu biokompatibilnosti, osobito kada su imobilizirane na površini, čime se smanjuje njihova citotoksičnost i sprječava otpuštanje slobodnih čestica u organizam. U kombinaciji s kalcijevim karbonatom, materijalom poznatim po izvrsnoj biokompatibilnosti i resorptivnosti, stvara se kompozit koji objedinjuje antimikrobna svojstva ZnO NP i osteokonduktivna svojstva CaCO₃. Nestabilnije, topljivije modifikacije CaCO₃ biraju se kako bi se omogućila brža resorpcija i stimulacija regeneracije koštanog tkiva. Ova funkcionalizacija provodi se metodom slojevitog taloženja, uz primjenu poli(alilamin hidroklorida) (PAH) kao sloja za imobilizaciju nanočestica, čime se dodatno povećava stabilnost sustava i kontrolira otpuštanje Zn²⁺ iona. Osobita se pažnja pridaje učinku morfologije i veličine nanočestica na antimikrobnu učinkovitost, kao i učinku kombinirane prisutnosti CaCO₃ i ZnO NP na vezanje stanica te regeneraciju kosti. Upotrebom nestandardnog kompozita, koji dosad nije opisan u literaturi, istraživanje pridonosi razvoju naprednih, multifunkcionalnih površinskih premaza za implantate koji mogu istovremeno osigurati prevenciju infekcija i poticaj osteointegracije.