Spider Silk: ключ к новым композитам для ремонта костей!

Исследователи изобрели биоразлагаемый композит из шелковых волокон, который можно использовать для восстановления трещиноватых несущих костей без возникновения осложнений, подобных другим материалам.

Трехмерная визуализация нового типа костного ремонтного композита, разработанного Университетом Нидерриха. Композитный материал выполнен из волокна из шелкового волокна и полимолочной кислоты, и при сохранении гибкости он покрыт отличными биокерамическими частицами. Этот биоразлагаемый композит может помочь излечить кость без возникновения осложнений, таких как металлические детали.

Ремонт основных несущих костей, таких как кости ног, может быть долгим и трудным процессом.

Ремонт основных несущих костей, таких как кости ног, может быть долгим и трудным процессом.

Чтобы облегчить ремонт, врачи иногда устанавливают металлическую пластину для поддержки кости, когда она заживает. Но это может быть проблемой. Некоторые металлы вводят ионы в окружающие ткани, что вызывает воспаление и раздражение. Кроме того, металл также очень тяжелый. Если металлическая пластина подвергается чрезмерным нагрузкам в ногах, новые кости могут стать более хрупкими и более склонными к разрушению.

Чтобы найти решение этой проблемы, ученый-медик и биомедицинский инженер профессор Мэй Вэй обратились к паукам и моли для вдохновения. Вей особенно обеспокоен шелковым фиброином, белком, обнаруженным в шелковых волокнах пауков и моли, известными своей хорошей прочностью и прочностью на растяжение.

Медицинское сообщество уже давно известно о существовании шелкового фиброина. Благодаря своей высокой прочности и хорошей биодеградируемости, он является общим компонентом медицинских швов и тканевой инженерии. Однако никто не пытался сделать его плотным полимерным материалом, и Вэй знал, что шелковый фиброин был ключевым, если бы она хотела сделать лучшее устройство для восстановления трещиноватой несущей кости.

В сотрудничестве с профессором Дианюном Чжаном, инженером-механиком в Университете Коннектикута, лаборатория профессора Вэй начала тестировать шелковый фиброин в различных композиционных материалах, находя правильную комбинацию и соотношение различных материалов для достижения максимальной прочности и гибкости. Пол. Новый состав, конечно, нуждается в его высокой прочности. Твердость. Однако он не должен быть слишком высоким. Если твердость слишком высока, это будет препятствовать росту плотных костей. В то же время композитный материал должен быть гибким, чтобы пациент мог излечить кость, сохраняя при этом свой естественный диапазон движения и движения.

После десятков испытаний Вэй и Чжан обнаружили то, что искали. Новый композитный материал состоит из волокон нитей и волокон полимолочной кислоты (биоразлагаемого термопластика из кукурузного крахмала и сахарного тростника), пропитанного раствором, и каждый раствор покрывают гидроксиапатитом. Мелкие микробные керамические частицы (минералы фосфата кальция, обнаруженные в зубах и костях). Затем покрытые волокна наносили на небольшую стальную раму и прессуют в плотный композитный стержень в горячей пресс-форме.

В недавнем исследовании, опубликованном в «Механическом поведении биомедицинских материалов», Вэй сообщил, что высокоэффективные биодеградируемые композиты обладают высокой прочностью и хорошей гибкостью, что является одним и тем же типом биоматериалов в литературе. Самая высокая ценность, когда-либо записанная. Кроме того, их производительность станет еще лучше.

Вэй, который также является помощником декана Инженерной школы и посвятил себя исследованиям и аспирантуре, сказал: «Наши результаты показывают, что этот новый тип композитного материала обладает очень высокой прочностью и гибкостью, но мы думаем, что если мы может сделать каждый компонент. Для достижения нашей цели мы получим лучшие результаты ».

Новый композиционный материал также имеет прочность. Бедрам взрослых и пожилых людей могут потребоваться месяцы для лечения. Составной материал, разработанный лабораторией Вей, завершил свою работу, а затем начал деградировать через год. Не требуется хирургическое удаление.

Присоединение к Вэй и исследовательской группе Чжана - Брайант Хаймбах, докторант и научный сотрудник по материалам Wei Lab, и Берил Тонали из UConn, который изучает материаловедение и инженерные степени.

Команда начала тестирование новых производных композитов, в том числе тех, которые используют монокристаллическую форму гидроксиапатита для получения более прочных соединений, и изменение смеси покрытий, чтобы сделать ее более весовой в костях. Максимальное механическое свойство