Katedra

Historia

Katedra Biomateriałów i Kompozytów została utworzona w 2003 roku, początkowo jako Katedra Biomateriałów. W momencie powstania tworzyło ją kilka osób wywodzących się z Katedry Ceramiki Specjalnej. Kierownikiem Katedry w latach 2003-2012 był prof. dr hab. inż. Stanisław Błażewicz, w latach 2012-2020 prof. dr hab. inż. Jan Chłopek, w latach 2020 - 2024 prof. dr hab. inż. Kinga Pielichowska, a od listopada 2024 funkcję tę przejęła dr hab. inż. Ewa Stodolak-Zych, prof. AGH.

W związku z rozszerzeniem działalności Katedry i dużym zaangażowaniem w prace badawcze związane z materiałami kompozytowymi przeznaczonymi nie tylko dla medycyny, ale i dla przemysłu, w 2017 r. Katedra została przemianowana na Katedrę Biomateriałów i Kompozytów. Obecna nazwa doskonale oddaje szerokie spektrum zainteresowań badawczych i dydaktycznych zespołu Katedry. Główna siedziba Katedry mieści się w budynku A3, jednak niektóre laboratoria należące do Katedry znajdują się także w budynku B6.

Działalność naukowa i dydaktyczna

Zgodnie z nazwą, działalność naukowa Katedry skupia się na biomateriałach, czyli materiałach dla medycyny oraz na różnego rodzaju materiałach kompozytowych. Prace badawcze prowadzone są w zakresie projektowania nowych materiałów, ich wytwarzania i modyfikacji, a także oceny różnorakich właściwości chemicznych, fizycznych, mechanicznych i biologicznych. Bardzo często dwa obszary badawcze Katedry wzajemnie się przenikają i uzupełniają, dzięki czemu opracowywane są m.in. nowoczesne biomateriały kompozytowe.

Katedra Biomateriałów i Kompozytów WIMiC AGH

Od początku istnienia Katedry prowadzone były badania nad materiałami węglowymi znajdującymi zastosowanie w medycynie i przemyśle. Opracowywane były włókniste materiały węglowe, z których wytwarzano protezy więzadeł i ścięgien, nici chirurgiczne, także włókniny do leczenia ubytków tkanki chrzęstnej. Prowadzonych było wiele projektów badawczych skupionych na ocenie wpływu nanoform węgla (m.in. nanorurek węglowych) na właściwości materiałów kompozytowych oraz odpowiedź biologiczną w warunkach in vitro i in vivo.

Prace nad nowoczesnymi materiałami węglowymi w dalszym ciągu prowadzone są w Katedrze Biomateriałów i Kompozytów. Wytwarzane i charakteryzowane są kompozyty z dodatkiem nanowłókien i nanorurek węglowych przeznaczone dla medycyny regeneracyjnej. Równocześnie we współpracy z przemysłem prowadzone są badania nad wytwarzaniem i modyfikacją elektrod węglowych, kompozytów typu węgiel-węgiel, opracowaniem alternatywnych i nietoksycznych lepiszczy oraz możliwością recyklingu włókien węglowych.

Duża część prac badawczych Katedry związana jest z: 
  • wytwarzaniem różnorodnych materiałów kompozytowych opartych na materiałach polimerowych, ceramicznych i metalicznych, 
  • opracowywaniem kompozytów typu sandwich, nanokompozytów na bazie polimerów modyfikowanych nanocząstkami ceramicznymi (np. krzemionką, glinokrzemianami warstwowymi) oraz materiałów fazowo zmiennych do akumulacji energii cieplnej. 

Prowadzone badania mają na celu poprawę wybranych właściwości materiałów oraz ich funkcjonalizację. Liczne prace prowadzone są także w zakresie otrzymywania nowoczesnych materiałów z dodatkiem komponentów pochodzenia naturalnego (np. kokos, len, balsa, sizal). Wytwarzane są różnego rodzaju kompozyty na bazie materiałów ze źródeł odnawialnych, które mogą zostać zastosowane na przykład jako opakowania dla przemysłu spożywczego.

Kolejnym obszarem zainteresowań Katedry są biomateriały polimerowe. Dzięki swojej różnorodności oraz łatwości przetwarzania i modyfikacji, polimery, zarówno samodzielnie i jako składniki materiałów kompozytowych, zyskały dużą popularność w zakresie inżynierii biomedycznej. Badania prowadzone przez pracowników i doktorantów Katedry obejmowały opracowanie oraz wytwarzanie biomateriałów polimerowych o różnorakich zastosowaniach. Jako pierwsze opracowywane były implanty ortopedyczne oraz elementy przeznaczone do zespoleń złamanych kości. 

Następnie bardzo intensywnie zaczęły rozwijać się prace związane z zastosowaniem polimerów do wytwarzania bioresorbowalnych rusztowań do regeneracji tkanek. Rusztowania takie wykonywane były z różnych materiałów, nierzadko kompozytowych, oraz z wykorzystaniem różnorodnych technik przetwórstwa polimerów (np. elektroprzędzenie, separacja faz, wymywanie porogenów, suszenie sublimacyjne). W ostatnich latach zaczęły się także rozwijać prace w zakresie projektowania biomateriałów przeznaczonych do regeneracji tkanki kostnej i chrzęstnej i wytwarzania ich za pomocą druku 3D. 

Obecnie prowadzone badania mają na celu opracowanie nowoczesnych materiałów hybrydowych i kompozytowych przeznaczonych dla okulistyki, ortopedii oraz wspomagających regenerację tkanki kostnej, chrzęstnej, nerwowej, skóry lub naczyń krwionośnych. Równocześnie prowadzone są badania nad syntezą nowych lub funkcjonalizacją już istniejących polimerów, ich analizą chemiczną, termiczną i wytrzymałościową. Badane polimery przeznaczone są zarówno do zastosowań biomedycznych, jak i technicznych.

Oprócz materiałów polimerowych i węglowych pracownicy Katedry zajmują się także badaniem materiałów metalicznych, w tym opracowaniem bioaktywnych i bakteriobójczych materiałów implantacyjnych na bazie tytanu oraz modyfikacją powierzchni różnorodnych implantów metalicznych. Jednak w obrębie zainteresowań Katedry leżą nie tylko biomateriały przeznaczone na implanty lub materiały do regeneracji tkankowej, ale także nośniki leków. Nośniki takie pozwalają na zwiększenie efektywności terapii, dzięki zwiększeniu dostępności leku w miejscu zmienionym chorobowo oraz ograniczenie dawek leków podawanych ogólnosystemowo. W Katedrze opracowanych zostało wiele różnych rodzajów nośników leków, włączając w to mikro- i nanocząstki na bazie polimerów resorbowalnych, nanocząstki magnetyczne oraz lipidy.
Działalność Katedry obejmuje także badanie biomateriałów pod kątem ich cytozgodności w warunkach in vitro. Badania biologiczne pozwalają na określenie jaka jest żywotność i funkcjonalność żywych komórek w obecności biomateriałów oraz czy będą one mogły w przyszłości znaleźć zastosowanie w medycynie.
Prace badawcze prowadzone w Katedrze Biomateriałów i Kompozytów obejmują bardzo szeroki zakres materiałów, metod ich przetwarzania oraz technik używanych do oceny właściwości. Poruszanie się w tak interdyscyplinarnych obszarach nauki, jakimi są biomateriały i kompozyty wymaga dużego zaangażowania pracowników oraz ciągłego rozwoju i samodoskonalenia się.

Działalność dydaktyczna Katedry pokrywa się z zainteresowaniami naukowymi pracowników

W Katedrze prowadzone są zajęcia zarówno dla studentów:

  • Inżynierii Materiałowej i Technologii Chemicznej (Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki), jak również studentów 
  • Inżynierii Biomedycznej (Wydział Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Inżynierii Biomedycznej), 
  • Inżynierii Mechanicznej i Materiałowej (Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki) oraz 
  • Inżynierii Materiałowej (Wydział Metali Nieżelaznych). 

Przedmioty realizowane przez pracowników Katedry mają formę wykładów, seminariów oraz zajęć projektowych i laboratoryjnych, na których uczestnicy zdobywają wiedzę w zakresie materiałoznawstwa, biomateriałów oraz materiałów kompozytowych i węglowych. Studenci zainteresowani rozwijaniem swojej wiedzy w wymienionych dziedzinach realizują swoje prace dyplomowe (inżynierskie i magisterskie) pod opieką pracowników Katedry (średnio 30 – 40 magistrantów oraz ponad 30 inżynierów rocznie).

Pracownicy Katedry dzielą się także swoją wiedzą i doświadczeniem w zakresie biomateriałów i wyrobów medycznych z uczestnikami studiów podyplomowych „Biomateriały – Materiały dla Medycyny”, które organizowane są rokrocznie od 2004 r. i skupiają słuchaczy z całej Polski (około 15 osób na rok).