Oasele artificiale folosind nanotehnologia

Nanoparticulele permit producerea implanturilor osoase semnificativ mai bune

11/21/2011

Cercetătorii de la Universitatea din Halle au dezvoltat un proces de înaltă tehnologie cu care doresc să producă oase artificiale mai bine acceptate de organism decât implanturile osoase anterioare. Cu ajutorul nanotehnologiei, implanturile osoase artificiale nu ar trebui să fie mult mai durabile în viitor, ci să fie recunoscute de organism ca material propriu al organismului, spun cercetătorii. Georg Michler.

Implanturile osoase sunt deja utilizate relativ frecvent în medicină, cu accidente și implicarea tumorilor canceroase printre principalele cauze ale unor astfel de intervenții. Deoarece persoanele în vârstă sunt mult mai probabil tind sa rupt oasele, iar schimbările demografice are un impact asupra nevoii de implanturi osoase artificiale, astfel încât declarația grupului de cercetare format din cinci membri, condus de profesorul dr Georg Michler de la Universitatea Martin-Luther din Halle-Wittenberg. Cu toate acestea, în opinia cercetătorilor, dezavantajul cu implanturile osoase utilizate anterior este că acestea au doar o perioadă de valabilitate limitată și sunt tratate ca organe străine de către organism. Pentru a schimba acest lucru, Prof. Dr. Georg Michler și colegii săi cu privire la utilizarea nanoparticulelor cu care doresc să producă implanturi osoase artificiale care durează mult mai mult și nu mai sunt recunoscute de organism ca străine.

Nanotehnologia pentru producerea implanturilor osoase artificiale
Pana in prezent, implanturi osoase artificiale sunt realizate din alogrefe osoase naturale sau endogene, prima fiind limitate, iar acestea din urmă sunt încapsulate de tesut propriu al organismului ca fiind străine. Oamenii de stiinta de la Universitatea Martin Luther au inceput acum un drum complet nou, ca parte a cercetarii lor. „Folosim polimeri ca purtători pentru substituenții osoși, deoarece sunt legați de substanțe organice și își schimbă proprietățile cu ajutorul nanoparticulelor“, a declarat șeful de cercetare și președinte al Institutului pentru materiale polimerice de la Universitatea din Halle, Prof. Dr. med. Michler. Deci, cercetătorii au profitat „particule ceramice de fosfat Nano-calciu“, pentru a le roti cu filamente din plastic și a face complet noi implanturi osoase artificiale. Pentru distribuția uniformă a particulelor mici din plastic, cercetatorii au dezvoltat o metodă specială ale cărei drepturi de brevet sunt deținute de către Universitatea Martin Luther din Halle-Wittenberg. Folosind noua metoda, cercetatorii de la firele de plastic si nanoparticule pot forma un film subțire, apoi aproximativ opt până la zece centimetri lungime implant osos cilindric poate fi rulat afara. În acest fel, nanoparticulele sau „incluziunile ceramice rigidizează firele“, ceea ce crește semnificativ capacitatea de încărcare a materialului, a explicat directorul de cercetare Prof. Dr. med. Michler.

Implanturile osoase sunt reconstruite în substanță osoasă
In plus fata de cresterea stabilitatii implanturilor osoase derivate din nanoparticule, metoda ofera un alt avantaj major, potrivit cercetatorilor. Deci, dr. Stresat Jörg Brandt, medic primar al Clinicii și Policlinicii pentru Ortopedie și Medicină Fizică din Halle și membru al grupului de cercetare: „Deoarece nanoparticule sunt extrem de mici de oase artificiale, organismul este capabil de a reconstrui pe deplin os-implant în propria lor substanță osoasă și, astfel, să integreze pe deplin în asociere scheletic.“ Materialul nu mai este încapsulat ca materie străină. Ca parte a investigațiilor lor de laborator, oamenii de știință au descoperit că nanoparticulele cu grosimea de zece nanometri și lungimea de 50 nanometri sunt absorbite în mod optim de organism, în timp ce „ceva mai mic sau mai mare, corpul nu se transformă“ ar putea explica prof. dr. med. Michler. De ce nanoparticulele de dimensiunea menționată sunt cele mai bine acceptate de către organism, este, potrivit oamenilor de știință, de asemenea clarificată în contextul proiectului de cercetare.

Nanoparticule pentru producția osoasă o abordare foarte plină de speranță
De asemenea, oamenii de stiinta din alte universitati, care studiaza in domeniul implanturilor osoase, cum ar fi omul de stiinta material Dr. med. Roland Dersch de la Universitatea din Marburg a confirmat că metoda Prof. Dr. med. Michler și colegi „o abordare foarte plină de speranță“ a fost. Dr. Dersch și echipa sa lucrează, de asemenea, la posibilitățile de a dezvolta oase artificiale nano, deși cu materii prime diferite. Cercetătorul Marburg a subliniat acest lucru „multă cercetare în domeniul nanofibrelor“ dar nu a fost încă atins „pentru a dezvolta un os artificial artificial care este acceptat de corpul uman.“ Cu toate acestea, oamenii de știință din proiectul de cercetare de la Martin-Luther-University Halle-Wittenberg par acum pe calea cea bună. Prof. Dr. med. Totuși, Michler și colegii nu numai că produc cele mai durabile oase artificiale, ci și cauza principală pentru care oasele se sparg deloc și de ce acest risc crește odată cu vârsta.

Examinați cauza fracturilor osoase cu mai multe detalii
Dr. Potrivit lui Jörg Brandt, aproximativ 35 000 de fracturi de șold și fracturi la nivelul femuralului apar în Germania în fiecare an, în special persoanele în vârstă suferind în mod special de astfel de fracturi. Mulți oameni de știință și medici sunt convinși de acest lucru, „că, de exemplu, bătrânii rupe gâtul coapsei în căderi.“ Dr. Brandt, pe de altă parte, crede că majoritatea celor afectați „au rupt deja gâtul coapsei și au căzut ca rezultat.“ Aici sunt necesare investigații suplimentare pentru a merge la proprietățile materialului osos natural până la fund, deoarece „Dacă cunoaștem procesele din materialul osos real, știm, de asemenea, ce proprietăți trebuie să aibă implanturile osoase“, a spus dr Brandt. Potrivit experților, diferite studii științifice au arătat că fracturile osoase sunt, în general, precedate de fisuri microscopice. La o vârstă fragedă, acestea se pare că pot fi contrabalansate de puterile de auto-vindecare ale corpului uman. Cu varsta in crestere, cu toate acestea, probabilitatea creste ca o fractura se produce ca urmare a fisurilor, a explicat medicul.

Utilizarea implanturilor osoase noi cel mai devreme în opt până la zece ani
Dr. Potrivit lui Brandt, există primele indicii pentru acest lucru, „că, cu ajutorul nanoparticulelor, putem da implantului artificial o abilitate de deformare plastică“, ce a „duritate sporită a plasticului“ ar însemna. În cadrul proiectului de cercetare de doi ani, care (DFG / Bonn) este finanțat cu 300.000 de euro de la Fundatia Germana pentru Cercetare, toate aspectele legate de producerea de implanturi osoase artificiale folosind nanoparticule vor fi acum examinate. Director de cercetare Prof. Dr. med. Michler a subliniat că în prezent se desfășoară investigațiile materiale și „componentele individuale ale osului artificial au fost deja testate pentru compatibilitate în experimentele pe animale“ au fost. Următorul pas va fi acum studiile clinice „utilizabilitatea osului artificial, care este într-adevăr un compozit al componentelor, dovedește.“, astfel încât concluzia prof. dr. Michler. Cu toate acestea, chiar și cu succes în viitoarele investigații, utilizarea regulată a noilor implanturi poate fi așteptată cel mai devreme în aproximativ opt-zece ani. (Fp)

Poză: Rainer Sturm