Csontpótlás aerogéllel?

Az aerogélek térhálós képződmények, amelyek a molekulák nagyságrendjébe eső pórusaik miatt könnyűek. Térfogatuk 95 százaléka levegő, ám súlyukhoz képest igen ellenállóak. Térhálók létrehozására tipikusan a szén és a vele egy csoportban lévő szilícium képes, amely az oxigénnel szinte korlátlan terjedelmű láncokat, térbeli szerkezeteket alkothat. Először a NASA, az amerikai űrkutatási hivatal számára gyártották őket, hogy az űrhajók, később a Mars-járó robotok hőszigetelését a kerámiáknál könnyebb anyagokkal oldják meg.
Lázár Istvánnak, a Debreceni Egyetem szervetlen és analitikai kémiai tanszéke docensének 1994 óta ismerősei az aerogélek, amikor az Egyesült Államokban folytatott kutatómunkája során a legfrissebb tudományos eredményeket bemutató tévéműsorból tudomást szerzett e vegyületek különleges képességeiről. Most már Debrecenben folynak kísérletek az új anyaggal.
- Olyan alapkutatást folytatunk - eltekintve az eddigi gyakorlati alkalmazásoktól -, amelynek során új és új lehetőségek tárulnak a kutatók elé. Az első ilyen anyagok előállítását részletesen megterveztük. Tisztáztuk, milyen berendezés szükséges a gyártáshoz, lefektettük a készülék felépítését, működési elveit és a műszaki paramétereit, majd a konkrét terveket és a mechanikai kivitelezést egy különleges szakértelemmel bíró debreceni cég végezte. A gélesedés folyamatát már mintegy öt éve vizsgáljuk, de sokáig nem tudtuk befejezni a munkát a szükséges eszközök hiánya miatt. Amikor aztán - jó egy évvel ezelőtt - elkészült az előállításhoz szükséges nyomásálló reaktor, végre elindulhattunk. Az első mintadarab még nem volt tökéletes, de a másodiktól kezdve már olyan aerogéleket állítunk elő, amilyeneket az USA-ban láttam. Az általunk használt eljárást, azokat a nagyon fontos lépéseket, amelyek nélkül nem lehet aerogélt készíteni, és magát a készüléket is a saját kísérleti tapasztalataink alapján, önállóan fejlesztettük ki. Nagyon örülök, hogy hazánkban is létrehoztunk egy olyan szellemi tőkét és laboratóriumi kapacitást, amellyel eredményesen bekapcsolódhatunk a tudományos kutatások élvonalába - magyarázta Lázár István, mielőtt a laboratóriumban megmutatta, mit tud az anyag.
Az alapanyag egy szerves szilíciumvegyület, amelyet hidrolizálnak. Megfelelő feltételek között kialakul belőle egy szilícium- és oxigénatomokból álló gél, magyarul: zselé. Ez aztán megszilárdul. A folyamat meglehetősen időigényes, a szárítása pedig különleges eljárást kíván. A technológia eredménye egy tejfehér vagy üvegszerűen átlátszó, rendkívül könnyű szilárd anyag, az aerogél.
A laborban található kis darabkákat ezután különböző "kínzásoknak" veti alá Lázár István. 1200 fokos szúrólánggal hevíti a tenyerünkre helyezett, 8 milliméter vastag anyagot. Bőrünk meg sem érzi a hőt, olyan jó az aerogél hőszigetelő képessége. A percekig hevített anyag hidegebb helyre téve másodpercek múlva kézzel is megfogható. Aztán a mintegy 2 grammos darabkára súlyokat helyez.
- A fiam súlyzókészletét hoztam be az első demonstrációkhoz! - említi.
Kiszámoljuk, hogy az anyagdarabka saját súlyának 13-ezerszeresét bírja el.
Az egyik alkalmazási lehetősége az anyag hőszigetelő képességének köszönhető. Ha például ilyen átlátszó lapokból alakítanak ki falakat, azokon átmegy a nap sugárzó hője, viszont kifelé nem megy belőle a meleg. Sarkkutatók, hegymászók ruhájának, cipőjének a szigetelését is meg lehet oldani egy hajlékony változatával. A Himaláját ostromlók észrevétele az volt, hogy túlzottan is meleg volt a bakancsukban - tudtuk meg a kutatótól, Debrecenben azonban más célt helyeztek előtérbe. Az egyetem Orvos és Egészségtudományi Centrumának ortopédiai klinikájával együttműködve olyan kísérletek előkészítésén dolgoznak, amelyek a későbbiekben mesterséges csontpótlások kifejlesztéséhez vezethetnek.
- Ha valamilyen okból el kell távolítani egy kisebb darabot valakinek a csontjából, akkor ott egy lyuk marad, aminek a kezelésére sokféle eljárás létezik. Ha ezt a lyukat egy megfelelő összetételű és pórusméretű, szövetbarát aerogéllel töltjük ki, akkor reményeink szerint a csont átnövi azt, és így tulajdonképpen az eredeti erősségű saját csont újraképződik.
- Azt is vizsgáljuk, hogyan viselkednek az általunk előállított új aerogélek különböző fizikai és kémiai körülmények között. Sokrétű lehet a felhasználásuk. Tudományosan különösen izgalmas területre vitt bennünket például egy molekuláris felismerés, amit most tanulmányozunk és reményeink szerint az analitikai kutatástól kezdve az orvosi mágneses rezonanciás képalkotáson át a mindennapi életünket érintő környezetvédelemig széles körben használható eredményekhez vezethet - sejteti a jövőt az egyetem docense.

Gőz József  (MTI-Press)