Spider Selyem: az új csontkombinációs kompozitok kulcsa!

A kutatók egy olyan biológiailag lebontható kompozitot találtak fel, amely selyemszálakból készült, és amelyeket a törött teherhordó csontok javítására használhat anélkül, hogy szövődményeket okozna, mint más anyagok.

A Niederich Egyetem által kifejlesztett új típusú csontkomponensek háromdimenziós renderelése. Az összetett anyag selyemrostból és politejsavrostból készül, és a rugalmasság fenntartása mellett kiváló bioceramic részecskékkel van bevonva. Ez a biológiailag lebontható kompozit segíthet a csontok gyógyításában anélkül, hogy komplikációkat, például fémrészeket okozna.

A nagy teherbírású csontok, mint a lábcsontok javítása hosszú és nehéz folyamat lehet.

A nagy teherbírású csontok, mint a lábcsontok javítása hosszú és nehéz folyamat lehet.

A javítás megkönnyítése érdekében az orvosok gyakran fémlemezt építenek be a csontok gyógyításakor. De ez probléma lehet. Néhány fém beadja az ionokat a környező szövetbe, ami gyulladást és irritációt okoz. Ezen kívül a fém is nagyon nehéz. Ha a fémlemez túl nagy terhelésnek van kitéve a lábakban, akkor az új csontok törékennyé válhatnak és nagyobb valószínűséggel törnek.

Annak érdekében, hogy megoldást találjanak erre a problémára, anyagi tudós és orvosbiológus Mei Wei professzor pókokra és lepkékre inspirált. A Wei különösen aggasztja a selyem fibroin, a pókok és lepkék selyemszálaként talált fehérje, amely jó szilárdságáról és szakítószilárdságáról ismert.

Az orvosi közösség régóta tisztában van a selyemfibroin létezésével. A nagy szilárdság és a jó biológiai lebonthatóság miatt az orvosi varratok és a szövetkezelés közös eleme. Azonban senki sem próbálta sűrű polimer anyagot létrehozni, és Wei tudta, hogy a selyemfibroin volt a legfontosabb, ha jobb eszközt akar tenni a törött teherhordó csont javítására.

Prof. Dianyun Zhang professzor, a Connecticut Egyetem gépészmérnöke professzora, Wei professzor laboratóriuma elkezdte tesztelni a selyemfibroint különféle összetett anyagokban, megtalálva a megfelelő kombinációt és a különböző anyagok arányát a legjobb erő és rugalmasság érdekében. Szex. Az új összetételnek természetesen nagy erőssége van. Keménység. Ennek azonban nem kell túl magasnak lennie. Ha a keménység túl magas, gátolja a sűrű csontok növekedését. Ugyanakkor az összetett anyagnak rugalmasnak kell lennie, hogy a páciens meg tudja gyógyítani a csontot, miközben továbbra is fenntartja természetes mozgásterét és mozgását.

Több tucat teszt után Wei és Zhang felfedezték, hogy mit keresnek. Az új kompozit anyag szálas rostokból és politejsavrostokból (biológiailag lebontható hőre lágyuló műanyag, amely kukoricakeményítőből és cukornádból készül), oldatban impregnálva, és minden oldat hidroxiapatitot tartalmaz. Finom mikrobiális kerámia részecskék (kalcium-foszfát ásványok a fogakban és csontokban). A bevont rostokat ezután egy kis acél keretre rétegeztük, és egy sűrű kompozit rúdba préseltük forró nyomóformában.

A Biomedical Materials mechanikai viselkedésében közölt legfrissebb tanulmány szerint Wei szerint a nagy teljesítményű biológiailag lebontható kompozitok nagy szilárdságot és jó rugalmasságot mutatnak, ami ugyanolyan típusú bioméret-anyagok a szakirodalomban. Az eddigi legmagasabb érték. Ráadásul teljesítményük még jobb lesz.

Wei, aki szintén a Műszaki Főiskola társult dékánja, és kutatási és posztgraduális képzést szentel, azt mondta: "Eredményeink azt mutatják, hogy az új típusú kompozit anyag nagyon erős és rugalmas, de úgy gondoljuk, hogy ha minden alkotóelemet elérhet A cél elérése érdekében jobb eredményeket érünk el. "

Az új kompozit anyag is szívóssággal rendelkezik. A felnőttek és az idősek combjai hónapokig gyógyulhatnak. A Wei laboratóriumának összetett anyaga befejezte munkáját, majd egy évvel később elkezdett lebomlani. Nincs szükség műtéti eltávolításra.

Wei és Zhang kutatócsoportjához csatlakozik Bryant Heimbach, a Wei Lab doktori hallgatója és anyagi tudósa, valamint az UConn-i Beril Tonyali, aki anyagtudományi és mérnöki okleveleket tanul.

A csapat megkezdte a kompozitok új származékainak tesztelését, beleértve azokat is, amelyek a hidroxiapatit egykristályos formáját használják nagyobb szilárdanyag-összetevők számára, valamint a bevonat-keverék változását annak érdekében, hogy nagyobb tömege legyen a csontokban. Maximális mechanikai tulajdonságok