Reservdelar till kroppen kräver material som trivs tillsammans

2001-09-26 13:00  
I utkanten av Borås omvandlas forskning till kunskap för industriellt bruk. Det handlar om bättre skruvar till tandproteser men också om konstgjorda höftleder och effektivare pacemaker. Sveriges Provnings- och Forskningsinstitut (SP) vill gärna kalla sig både brobyggare och problemlösare.

Att ha dessa dubbla syften med sin verksamhet är normalt för ett forskningsinstitut, men kan vara svårt att leva upp till. Forskarna på SP har under den senaste tiden fått en viss bekräftelse på att de lyckats. I en rapport som nyligen gjorts för näringsdepartementets räkning fick SP klart positiva omdömen från sina kunder, enligt Thomas Gevert, chef för enheten Kemi och Materialteknik.

Institutet, kanske mest känt för förvaringen av rikskilogrammet, arbetar dels med teknisk forskning och utveckling tillsammans med högskolor och universitet, dels som teknisk konsult mot industrin. De båda verksamheterna ger även en grund för den tekniköverföring som SP eftersträvar.

En av enheterna på SP är Kemi- och Materialteknik med 67 medarbetare, varav två adjungerade professorer och fyra docenter. Av den totala omsättningen på cirka 60 miljoner kronor går 30 procent till FoU.

En av docenterna är Jukka Lausmaa, som värvades från Chalmers 1996. Han ansvarar bland annat för en nästan helt ny mätutrustning som införskaffats tillsammans med Chalmers och Göteborgs universitet. Det finns bara ett par sådana utrustningar i hela Sverige, och den på SP står till kundernas förfogande i olika projekt. Utrustningen är en "Time of Flight - Secondary Ion Mass Spectrometry" (TOF-SIMS). Jukka Lausmaa kallar den lite förenklat för ett kemiskt mikroskop. Med utrustningen kan man mycket noga karakterisera ytskiktet hos en rad olika material, till hjälp i processutveckling och kvalitetssäkring.

- Utrustningen kostade sju miljoner kronor, vilket är en mycket stor investering för oss, berättar Jukka Lausmaa.

Men, fortsätter han, ska vi hänga med i forskningsfronten krävs ett långsiktigt tänkande. En av fördelarna med inköpet är även att SP nu får ett närmare samarbete med Chalmers och Göteborgs universitet.

På ett bord nära det kemiska mikroskopet ligger en prototyp på en konstgjord höftled. Den tvådelade leden består dels av en höftledskula, av kobolt/kromlegering, dels en skål som kulan passar in i, gjord i ultrahögmolekylär polyeten.

Höftleden är ett av de forskningsprojekt som gruppen för tribologi (läran om friktion och nötning) i samband med ledimplantat arbetar med. Problemet med leden är, enligt Jukka Lausmaa, att ett inopererat implantat lossnar efter 15-20 år, en nackdel inte minst för unga patienter. En orsak till detta är att det under nötningen mellan kula och skål frisläpps mikroskopiska partiklar som kan ge upphov till negativa biologiska reaktioner både i ledkapseln och på andra ställen.

SP samarbetar i detta projekt med Lunds Universitetssjukhus, Lunds tekniska högskola och Göteborgs Universitet. Med i projektet är även AstraTech och Scandimed AB.

Jukka Lausmaa och hans forskare på SP har bland annat haft till uppgift att ta fram en billigare och enklare testmetod för att mäta nötningen i leden.

Den vanliga metoden är en avancerad ledsimulator som är en kostsam procedur. SP har nu tagit fram en laboratoriemetod som ger realistiska värden på nötningen, och som underlättar för tester av nya material.

Ett av problemen vid nötningen är åldrandet av plasten i skålen, som visat sig bero bland annat på den steriliseringsprocess som implantatet går igenom före operationen. Denna strålsterilisering sätter igång nedbrytningen av polymerkedjorna i ytskiktet, något man nu undersöker om det kan undvikas.

Andra forskningsprojekt som avdelningen för Kemi- och Materialteknik är inblandade i är nya ytor på titanskruvar för tandimplantat (se artikel här intill), mekanisk återvinning av PVC inom byggområdet, och materialen i pacemakerelektroder. Spannet på projekt är stort och med ena benet i den teoretiska forskningen och det andra i den tillämpade industriella användningen uppkommer ofta lyckade kombinationer.

- Vi tycker oss ha funnit vår roll som "koppling" mellan industrin och universitetsforskningen, avslutar Thomas Gevert.


SKROVLIG SKRUV GER TÄNDER MED BETT

Mitt i Göteborg, på företaget Nobel Biocare går forskning och affärer hand i hand. Forskningen gäller att gifta ihop en hård metall med mjuk vävnad, affärerna om att sälja en liten skrovlig skruv.

Den lilla grå skruven ser inte mycket ut för världen, men är ett avancerat implantat som ger många människor möjlighet att få fasta tandkronor och bryggor istället för löständer. Titanskruven var tidigare blank, men den senaste generationen har försetts med ett speciellt poröst ytskikt av titanoxid för att fästa bättre i käkbenet.

I långa korridorer med orange golvmattor med gråa rutor, ligger de små kontorsrummen sida vid sida. I ett av dem sitter Jan Hall och dirigerar fram nya generationer titanskruvar för tandimplantat.

Jan Hall arbetar med Nobel Biocares mer långsiktiga forskning, som går ut på att i detalj undersöka hur implantat fungerar i klinisk miljö. Eftersom de rätta miljöerna är svåra att simulera i ett kontorshus samarbetar han mycket med universitet, sjukhus, och tandläkare för att testa produkterna.

Jan Hall har arbetat med detta sedan 1996 då en gammal forskarkollega från Chalmers, Jukka Lausmaa, hörde av sig och undrade om han var intresserad av ett samarbete. Lausmaa arbetar på SP, Sveriges Provnings- och Forskningsinstitut (se artikel här intill) med bland annat teknik för ytmodifiering och behövde då en industripart för ett forskningsprojekt. Jan Hall svarade positivt och sedan dess har forskare från SP ingått i den grupp som tagit fram ett helt nytt ytskikt på titanskruven.

Målet är att kunna styra vävnadsreaktionerna runt implantatet, till exempel genom att stimulera celler runt om för att få en snabbare bentillväxt. Ett sätt att åstadkomma detta, enligt Jan Hall, är att på något sätt tillsätta biomolekyler.

Den ursprungliga tanken med forskningsprojektet var därför att ta fram ett ytskikt som kunde bära med sig biomolekyler, som i sin tur skulle ha en positiv effekt på läkningsprocessen efter operationen. Forskarna försökte hitta ett poröst ytskikt där biomolekylerna skulle "få plats". Resultaten av forskningen visade att redan själva den porösa ytan gav en mycket effektivare läkning än tidigare och fick titanskruven att växa fast bättre.

Under år 2000 lanserades den nya generationen titanskruvar från Nobel Biocare under namnet TiUnite. Den skruven har det nya porösa ytskiktet, men ännu har inga biomolekyler tillsatts i processen, eftersom det tar mycket lång tid för att få sådana produkter godkända.

- Men skruven har fått ett mycket positivt mottagande även utan biomolekylerna, säger Jan Hall.

Den porösa oxidytan åstadkoms med hjälp av en speciell tillverkningsmetod. Målet är en stor volym porer så att biomolekylerna kan "sugas in" för att senare frisläppas under läkningsprocessen, och dessutom få ben att växa in i porerna. Denna nya ytmodifiering är, enligt Jan Hall, en av de största förändringarna som skett med Brånemark-systemet (se faktaruta) sedan början av 1980-talet.

Hela marknaden för dentala implantat går mot att ytan ska vara "ruffig" för att stimulera läkning och bentillväxt. Enligt Jan Hall vet man ännu inte varför den porösa ytan ger en så bra effekt, där ben växer mer kontinuerligt runt hela skruven, jämfört med den blanka. Förhoppningen är att forskningen ska ge svar på även detta.

En mycket viktig egenskap hos titanskruven, som består av flera olika delar, är naturligtvis hållfastheten. Denna testas i anslutning till forskningsavdelningen i Göteborg.

Laboratoriet är inrymt i ett av kontorsrummen och där står en egentillverkad specialmaskin som testar skruvförbandets styrka, det vill säga hur hårt distansskruven kan dras åt i implantatet.

Just nu testas olika beläggningar på distansskruven. Det gäller att nå minsta möjliga friktion mellan skruvgängan och implantatet. Ju lägre friktion desto hårdare kan skruven dras.

Och det måste gå att dra åt skruven mycket hårt, annars lossnar tanden

Ylva Sjönell

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Dagens viktigaste nyheter

Debatt