Spider Silk: ključ novih kompozicija za popravku kosti!

Istraživači su izumeli biološki razgradivi kompozit izrađen od svilenih vlakana koji se može iskoristiti za popravku kostiju nosnih kostiju bez proizvodnje komplikacija poput drugih materijala.

Trodimenzionalno izvođenje nove vrste kompozita za popravku kostiju razvijenog na Univerzitetu Niederich. Složeni materijal je napravljen od svilenih vlakana i vlakana od polilaktičke kiseline, i uz održavanje fleksibilnosti, prevučen je odličnim biokeramičkim česticama. Ovaj biorazgradivi kompozit može pomoći u lečenju kostiju bez stvaranja komplikacija kao što su metalni delovi.

Popravljanje glavnih nosnih kostiju, kao što su noge kosti, može biti dug i težak proces.

Popravljanje glavnih nosnih kostiju, kao što su noge kosti, može biti dug i težak proces.

Da bi olakšali popravke, doktori ponekad postavljaju metalnu ploču za podršku kosti kada se leči. Ali to može biti problem. Neki metali injektiraju jone u okolno tkivo, što uzrokuje upale i iritaciju. Pored toga, metal je takođe veoma težak. Ako je metalna ploča podložna prekomernim opterećenjima u nogama, nove kosti mogu postati krhke i češće će se lomiti.

Da bi pronašli rešenje ovog problema, naučni radnik i biomedicinski inženjer profesor Mei Wei okrenuo se pajkama i moljama za inspiraciju. Wei je posebno zabrinut za svilene fibroin, protein koji se nalazi u svilenim vlaknima pauka i moljaca, poznat po svojoj dobri žilavosti i čvrstoći zatezanja.

Medicinska zajednica je odavno svesna postojanja svilenih fibroina. Zbog svoje visoke čvrstoće i dobre biorazgradljivosti, to je uobičajena komponenta medicinskih šiva i tkivnog inženjeringa. Međutim, niko nije pokušao napraviti gustu polimernu materiju, a Wei je znao da je svilenkasta fibroin bila ključna ako želi da napravi bolji uređaj za popravku kosti koja nosi kosti.

U saradnji sa profesorom Dianyunom Zhangom, mašinskim inženjerom na Univerzitetu u Connecticutu, laboratorija prof. Weija počela je testirati svilene fibroine u različitim kompozitnim materijalima pronalazenjem prave kombinacije i odnosa različitih materijala kako bi se postigla najbolja snaga i fleksibilnost. Seks. Novi sastav naravno zahteva visoku snagu. Tvrdoća. Međutim, to ne mora biti previsoko. Ako je tvrdoća previsoka, ona će inhibirati rast gustih kostiju. Istovremeno, kompozitni materijal mora biti fleksibilan, tako da pacijent može da izleči kost i zadrži svoj prirodni domet kretanja i kretanja.

Nakon desetina testova, Wei i Zhang su otkrili ono što su tražili. Novi kompozitni materijal sastoji se od vlakana vlakna i vlakana polilaktičke kiseline (biorazgradivog termoplasta napravljenog od kukuruznog skroba i šećerne trske), impregniranog u rastvoru, i svaki rastvor je obložen hidroksiapatitom. Fino mikrobiološke čestice (minerali kalcijum fosfata pronađeni u zubima i kostima). Obložena vlakna su zatim slojevita na malom čeličnom ramu i pritisnuta u gustu kompozitnu šipku u vrućoj kalupnoj kompresiji.

U nedavnoj studiji objavljenoj u "Mehaničkom ponašanju biomedicinskih materijala", Wei je objavio da visokoraznovrsni biorazgradivi kompoziti pokazuju visoku snagu i dobru fleksibilnost, što je ista vrsta biomaterijala u literaturi. Najveća vrednost ikada zabeležena. Osim toga, njihova performansa će postati još bolja.

Vei, koji je takođe dekan fakulteta za inženjering i koji se posvećuje istraživanju i postdiplomskom obrazovanju, rekao je: "Naši rezultati pokazuju da ova nova vrsta kompozitnog materijala ima veoma veliku snagu i fleksibilnost, ali mislimo da ako mi može učiniti svaku komponentu Da bi ostvarili naš cilj, mi ćemo dobiti bolje rezultate. "

Novi kompozitni materijal takođe ima žilavost. Ženama odraslih i starijih može se uzimati meseci za lečenje. Kompozitni materijal koji je razvio Weiova laboratorija završio je svoj rad, a potom je počela da se degradira godinu dana kasnije. Nije potrebno hirurško uklanjanje.

Pridruživanje Wei i Zhangovom istraživačkom timu su Bryant Heimbach, doktorant i naučnik materijala na Wei Lab-u i Beril Tonyali iz UConn-a koji studira materijale nauke i inženjerske diplome.

Tim je započeo testiranje novih derivata kompozita, uključujući i one koji koriste jedinstveni kristalni oblik hidroksiapatita za više sastojaka čvrstoće i promjenu smjese za prevlake kako bi ona imala veću težinu u kostima Maksimalna mehanička svojstva