Leáldozóban a titán csillaga

Egészen pontosan a Magyar Tudományos Akadémia Energiatudományi Kutatóközpontjában (MTA EK), a kutató atomreaktor árnyékában, a Műszaki Fizikai és Anyagtudományi Intézet Vékonyréteg-fizika Laboratóriumában jártunk. Vajon mi rejlik e rejtélyes szavak összekapcsolása mögött? A felvilágosítást magától a laborvezetőtől, dr. Balázsi Katalintól kapom:

– A mintegy negyven kutató, technikus, mérnök elsősorban úgynevezett vékonyrétegű bevonatokkal foglalkozik. Fejlesztünk védő- és féktárcsabevonatokat, mostanában a kerámiakutatásba is belevágtunk, például dugattyúkat készítünk, súrlódáscsökkentő anyagokat, biokerámiákat.

Megtudom, hogy a hétköznapi életben is mindenfelé találkozni vékonyrétegekkel, gyakrabban, mint gondolnám; nekem például van néhány titán-nitrid bevonatú fúróm. Ilyen bevonatot alkalmaznak különféle szerszámokon, például ekéken: ez egy nagyon kemény, a kopásnak kitűnően ellenálló anyag, ezért a bevont eszköz hosszú ideig megőrzi tulajdonságait, így az eke az élességét. De ilyenek az otthoni kerámiabevonatú vágóeszközök is. Másik bevonatot, a titán-karbidot a különböző orvosi implantátumok bevonására használnak.

Kiderül, hogy a VRF-labor fejlesztette az egyik ismert telefon bevonatát. De impozánsabb skandináv készülékeken is megjelennek a magyar fejlesztések.

– Svéd megkeresést követően csatlakoztunk egy olyan programhoz, amelynek során a Magyar Honvédséggel és a svéd katonasággal működtünk együtt – mondja dr. Balázsi Csaba tudományos tanácsadó, Katalin férje. – Ennek keretében kutattunk olyan anyagokat, amelyek radarelnyelő képességgel rendelkeznek. A program sikeres volt.

Azóta sem látták a Gripeneket sehol – jut eszembe a poén, de fölöslegesen: a kifejlesztett anyagokat a most repülő vadászgépeken még nem találni, viszont két-három éven belül sor kerülhet az alkalmazásukra. Nanoadalékokkal feljavított magas hőmérsékletű kerámiák ezek a bevonatok – ha akarnék, se tudhatnék meg sokkal többet, hiszen a haditechnikai fejlesztésekben részt vevők kezét, pontosabban nyelvét komoly titoktartási szerződés köti. Az anyagnak viszont igen finom a tapintása, vagyis kellemes lesz a jövő Gripenjeit simogatni...

A vékonyrétegek legizgalmasabb felhasználásai során úgynevezett biofunkciókkal ruházzák fel azokat. Például egy speciális anyaggal bevonnak különböző implantátumokat, hogy ne lökje ki a szervezet mint idegen anyagot.

– Néhány éve már, hogy a tojáshéjjal kezdtünk kísérletezni. Magas a kalcium-karbonát-, azaz mésztartalma, emellett pedig különböző nyomelemeket is tartalmaz, amelyek hasznosak lehetnek az implantátum beépüléséhez a szervezetbe – ecseteli Katalin az alapötletet.

Adódik a kérdés: miért jobb a tojáshéj, mintha az első, útba eső mészkősziklát megdarálva készítenének kalciumos vékonyréteget?

– Különböző módszerek léteznek az ilyen bevonatok, lényegében csontszerű anyagok létrehozására. Maga a csont hetven százalékban hidroxiapatitból (ez a kalcium és a foszfor egyik vegyülete – a szerző) épül fel. Emellett különböző szerves anyagokat tartalmaz. Ehhez hasonló szerkezetű anyagot kívántunk létrehozni. Másképpen van jelen a kalcium az ásványokban, és másképp az élőlényekben. A mészkőből is ki lehet vonni a kalciumot, ám utána ki kell keverni a nagyon pontos összetételű alapanyagot. Ez az út is ismert és járható. Az is előfordult, hogy kutatók korallból, kagylóból készítettek hasonló, implantátumbevonatnak alkalmas anyagot.

Esetükben nagyon fontos, hogy olyan alapanyagból dolgozzunk, ami olcsó és újrahasznosítható. Kézenfekvő volt a tojáshéj, e hulladék, amit mások nem használnak fel. Megpróbálták új anyaggá varázsolni, egy nem drága és ugyanakkor egyszerű technológia segítségével – pompásan sikerült.

Valóban, a tojáshéj folyamatosan újratermelődik, és lényegesen több van belőle hazánkban, mint korallból. Lapunk olvasóinak a háztartásában is folyamatosan keletkezik: az MTA EK MFA laboratóriuma szívesen átvenné a háztáji tyúkok tojásának megmosott héját – és ez nem vicc, inkább felkérés. Mert a háztáji a tojáshéjból is jobb, nagy mennyiségben tartalmaz magnéziumot és stronciumot, ami segíti a beépülést, s ami a „műtyúkok” tojásának héjából nagyrészt hiányzik. Büszkeség lehetne a magyar tojásból készült magyar implantátum: mondjuk egy fogpótlás, amelyet egykettőre beültetnek az állkapocsba.

Sajnos a magyar cégek nem érdeklődnek a fejlesztés iránt. Külföldi intézetekkel sokkal egyszerűbb együttműködni, nyitottabbak a kapcsolatra. Például felfigyeltek rájuk a svájci implantátumgyártók. Ezenkívül az Európai Unió egymillió euróval támogatta a kutatásukat.

– Nemcsak bevonatokat, hanem úgynevezett csontszerű kompozitokat, magyarán műcsontot is létrehoztunk már – mondja el a laborvezető. – Sőt, arra is találtunk megoldást, hogy ha egy pótlás elromlik, azt részében is pótolni lehessen. Ez az implantátum implantátuma.

Legizgalmasabb azonban a csont részleges pótlása. A módszer nem bonyolult. Ha tumor keletkezik rajta, a csontot nem kell egészében kiműteni, csak pont azt a részt, ahol a probléma van. A keletkezett üreget CT-vizsgálattal pontosan fel lehet mérni, s ennek megfelelően lehet háromdimenziós nyomtatón előállítani a hajszálra passzoló csontpótlást. Ráadásul egy üreges implantátumba különböző gyógyszereket lehet elhelyezni. Ez lehetőséget ad az orvosnak arra, hogy ne kelljen többször felnyitnia a sebet a gyógykezelés miatt. De akár az infúziós kemoterápiát is ki lehetne így váltani. Ezek egyelőre csak felvetések – de ez lenne a kutatás lényege.

A mai pótlások adott formájúak és nehezek is: egy rendesebb titánimplantátum van vagy öt kiló, attól függően, hogy mekkora embernek tervezték egyedileg. Ha el lehetne kerülni, hogy beletegyenek valakibe egy ötkilós fémdarabot, annak mindenki örülne. Ráadásul gyorsabban is gyógyul a műcsontpótlás. Továbbá a titán nagyon-nagyon drága. Arról nem is beszélve, hogy a sosem száz százalékig tiszta titánból idővel kiszivárognak más, nyomokban jelen lévő fémek, mint az alumínium vagy a vanádium, amelyek az arra érzékenyeknél mindenféle gyulladást okozhatnak akár évekkel a műtét után, mindenféle előzmény nélkül. De a kiválthatatlan titánpótlásokat is továbbfejlesztik: bevonják egy titánkarbid réteggel, amely lehetetlenné teszi a szivárgást, a legkívülre felvitt tojáshéjbevonat pedig a szövetekkel való összenövést segíti – ez mind vékonyréteg-technológia. Ami már csak hab a tortán: a tojáshéjból készült implantátumok környezetbarátok, lebomlanak a természetben, ha arra kerül sor...

Erre még várni kell, hiszen egyelőre a 3D-nyomtatott tojáshéj-implantátumok nem érhetők el széles körben.

– Bízunk abban, hogy a közeljövőben mindenki számára hozzáférhetők lesznek a technológiánkkal készült pótlások – hallom az előrejelzést. – Maga az anyag előállt, de persze itthon és az unióban is nagyon szigorú a bevizsgálása. Ha ezen túljutunk, akár pár éven belül piacra kerülhetnek.

Talán a láthatatlan Gripenekkel egy időben. Csak éppen majd jól láthatóan.