Spider Silk: Kľúč k novým kompozitom opravy kostí!

Výskumníci vynašiel biologicky odbúrateľný kompozit vyrobený z hodvábnych vlákien, ktorý možno použiť na opravu zlomených nosných kostí bez toho, aby spôsobovali komplikácie ako iné materiály.

Trojrozmerné vykresľovanie nového typu kompozície na opravu kostí vyvinutého Niederichovou univerzitou. Kompozitný materiál je vyrobený z hodvábneho vlákna a vlákien kyseliny polymliečnej a pri zachovaní pružnosti je pokrytý vynikajúcimi biokeramickými časticami. Tento biologicky odbúrateľný kompozit môže pomôcť uzdraviť kosť bez vzniku komplikácií, ako sú kovové časti.

Oprava hlavných nosných kostí, ako sú kosti nohy, môže byť dlhý a náročný proces.

Oprava hlavných nosných kostí, ako sú kosti nohy, môže byť dlhý a náročný proces.

Na uľahčenie opráv lekári niekedy nainštalujú kovovú platňu na podporu kosti, keď sa uzdravuje. Ale to môže byť problém. Niektoré kovy injikujú ióny do okolitého tkaniva, čo spôsobuje zápaly a podráždenie. Okrem toho je kov veľmi tvrdý. Ak je kovová platňa vystavená nadmernému zaťaženiu nohy, nové kosti môžu byť krehkejšie a pravdepodobnejšie zlomené.

Na nájdenie riešenia tohto problému sa vedecký materiál a biomedicínsky inžinier profesor Mei Wei obrátil na pavúky a mory na inšpiráciu. Wei sa obzvlášť zaujíma o hodvábny fibrín, bielkovinu nachádzajúcu sa v hodvábnych vláknach pavúkov a mŕtvych, známych pre svoju dobrú húževnatosť a pevnosť v ťahu.

Lekárska komunita už dlho vie o existencii hodvábneho fibroínu. Vzhľadom na vysokú pevnosť a dobrú biologickú odbúrateľnosť je bežnou súčasťou zdravotníckeho šitia a tkanivového inžinierstva. Nikto sa však nepokúšal robiť z neho hustý polymérny materiál a Wei vedel, že hedvábne vlákno je kľúčom, ak chce vytvoriť lepšie zariadenie na opravu zlomeniny nosnej kosti.

V spolupráci s profesorom Dianyunom Zhangom, technickým inžinierom na University of Connecticut, laboratórium Prof. Weiho začalo testovať hedvábny fibrín v rôznych kompozitných materiáloch tým, že našiel správnu kombináciu a pomer rôznych materiálov, aby získal čo najlepšiu silu a flexibilitu. Sex. Nové zloženie samozrejme potrebuje svoju vysokú pevnosť. Tvrdosť. Nemusí však byť príliš vysoká. Ak je tvrdosť príliš vysoká, bráni rastu hustých kostí. Zároveň musí byť kompozitný materiál pružný, aby pacient mohol vyliečiť kosť pri zachovaní prirodzeného pohybu a pohybu.

Po desiatkach testov Wei a Zhang objavili to, čo hľadali. Nový kompozitný materiál pozostáva z vlákien vlákien a vlákien kyseliny polymliečnej (biologicky odbúrateľný termoplast vyrobený z kukuričného škrobu a cukrovej trstiny), impregnovaný v roztoku a každý roztok je potiahnutý hydroxyapatitom. Jemné mikrobiálne keramické častice (minerály fosforečnanu vápenatého nachádzajúce sa v zuboch a kostiach). Potiahnuté vlákna sa potom vrstvili na malom oceľovom ráme a stlačili do hustého kompozitného tkaniva v horúcej kompresnej forme.

V nedávnej štúdii uverejnenej v "Mechanickom správaní biomedicínskych materiálov" spoločnosť Wei uviedla, že vysoko účinné biologicky odbúrateľné kompozity vykazujú vysokú pevnosť a dobrú pružnosť, čo je v biomedicíne ten istý typ biomateriálov. Najvyššia hodnota zaznamenaná vôbec. Okrem toho ich výkon bude ešte lepší.

Wei, ktorý je tiež dekanom Inžinierskej fakulty a venuje sa výskumu a postgraduálnemu vzdelaniu, povedal: "Naše výsledky ukazujú, že tento nový druh kompozitného materiálu má veľmi vysokú silu a flexibilitu, ale myslíme si, že ak my môže urobiť každý komponent Aby sme dosiahli náš cieľ, získame lepšie výsledky. "

Nový kompozitný materiál má tiež húževnatosť. Kosti stehien dospelých a starších môžu trvať mesiace na liečenie. Kompozitný materiál vyvinutý Weiho laboratóriom dokončil svoju prácu a potom o rok neskôr začal degradovať. Nie je potrebné žiadne chirurgické odstránenie.

Zúčastňovaním sa výskumného tímu Wei a Zhangu je Bryant Heimbach, doktorandka a vedecký pracovník materiálov vo Wei Lab a Beril Tonyali z UConn, ktorý študuje materiálové vedy a inžinierske stupne.

Tím začal skúšať nové deriváty kompozitov, vrátane tých, ktoré používajú jednovrstvovú formu hydroxyapatitu pre väčšiu pevnosť zlúčenín a zmenu zmesi na poťahovanie, aby mala väčšiu váhu v kostiach Maximalizované mechanické vlastnosti