ابریشم عنکبوت: کلید کامپوزیت های ترمیم جدید استخوان!

محققان یک کامپوزیت زیست تخریب پذیر ساخته شده از الیاف ابریشم را کشف کردند که می تواند برای تعمیر شکستگی های استخوان باربری بدون ایجاد عوارض مانند سایر مواد استفاده شود.

ارائه سه بعدی نوع جدیدی از کامپوزیت ترمیم استخوانی که توسط دانشگاه Niederich توسعه یافته است. مواد کامپوزیت از فیبر ابریشمی و فیبر پلی اتیلن اسید ساخته شده است و در حالی که انعطاف پذیری را حفظ می کند، با ذرات بیوکسیکم بسیار عالی پوشیده شده است. این کامپوزیت زیست تخریب پذیر می تواند به بهبود استخوان بدون ایجاد عوارض مانند قطعات فلزی کمک کند.

تعمیر استخوان های بزرگ تحمل کننده مانند استخوان های پا می تواند یک روند طولانی و دشوار باشد.

تعمیر استخوان های بزرگ تحمل کننده مانند استخوان های پا می تواند یک روند طولانی و دشوار باشد.

برای تسهیل تعمیرات، پزشکان بعضی اوقات یک صفحه فلزی را برای پشتیبانی از استخوان در هنگام بهبودی نصب می کنند. اما این ممکن است یک مشکل باشد. بعضی فلزات یونها را به بافت اطراف تزریق می کنند که باعث التهاب و تحریک می شود. علاوه بر این، فلز نیز بسیار سخت است. اگر یک صفحه فلزی تحت بارهای بیش از حد در پاها قرار گیرد، استخوان های جدید ممکن است شکننده تر شوند و احتمال شکستگی بیشتری داشته باشند.

پروفسور مای وی برای یافتن راه حلی برای این مشکل، مهندس مواد و مهندس زیست پزشکی، به عنکبوت و مورچه برای الهام تبدیل شده است. وی به خصوص در مورد فیبرین ابریشمی، پروتئینی است که در الیاف ابریشمی عنکبوت و پروانه یافت می شود، که به خاطر چقرمگی و استحکام کششی آن مشهور است.

جامعه پزشکی مدتهاست که از فیبرین ابریشم آگاه است. با توجه به قدرت بالای آن و قابلیت تجزیه زیستی خوب، این یک جزء رایج از نخ های پزشکی و مهندسی بافت است. با این حال، هیچ کس سعی نکرد که آن را یک ماده پلیمری بسوزاند، و وی می دانست fibroin ابریشم کلید بود اگر می خواست یک دستگاه بهتر برای تعمیر شکستگی استخوان بار تحمل کند.

در همکاری با پروفسور دایانون ژانگ، مهندس مکانیک در دانشگاه کانکتیکات، آزمایشگاه پروفسور وی، با بررسی ترکیب و نسبت مواد مختلف به منظور دستیابی به بهترین قدرت و انعطاف پذیری، آزمایش فیبرین ابریشم را در مواد کامپوزیتی مختلف انجام داد. ارتباط جنسی. ترکیب جدید البته نیاز به قدرت بالا دارد. سختی با این حال، لازم نیست بیش از حد بالا باشد اگر سختی بیش از حد بالا باشد، رشد استخوان های متراکم را مهار می کند. در عین حال مواد کامپوزیتی باید انعطاف پذیر باشند تا بیمار بتواند استخوان را بهبود بخشد و در عین حال حفظ محدوده طبیعی حرکت و حرکت خود را نیز حفظ کند.

پس از چندین آزمایش، وای و ژانگ کشف آنچه را که دنبال می کردند، کشف کردند. مواد کامپوزیتی جدید شامل الیاف رشته ای و الیاف اسید پلی اتیلن (یک ترموپلاستی زیست تخریب پذیر ساخته شده از نشاسته ذرت و نیشکر)، آغشته به محلول و هر محلول با هیدروکسی آپاتیت پوشش داده می شود. ذرات سرامیکی زیبا میکروبی (کانی های فسفات کلسیم موجود در دندان ها و استخوان ها). سپس فیبرهای پوشش داده شده روی یک قاب فولادی کوچک لایه بندی شده و در یک قالب فشرده سازی گرم به یک میله کامپوزیت متراکم می شوند.

در مطالعه اخیر منتشر شده در "رفتار مکانیکی مواد بیولوژیکی" Wei گزارش داد که کامپوزیت های قابل تجزیه پذیر با عملکرد بالا دارای قدرت بالا و انعطاف پذیری خوب هستند که همان نوع مواد زیستی در ادبیات است. بالاترین مقدار تا کنون ثبت شده است علاوه بر این، عملکرد آنها حتی بهتر خواهد شد.

وی، که همچنین معاون دانشکده مهندسی است و خود را به تحقیق و تحصیلات تکمیلی اختصاص داده است، گفت: "نتایج ما نشان می دهد که این نوع جدید از مواد کامپوزیت دارای قدرت و انعطاف پذیری بسیار بالا است، اما ما فکر می کنیم که اگر ما می تواند هر جزء را برای رسیدن به هدف ما، ما نتایج بهتر را دریافت کنید. "

مواد کامپوزیتی جدید همچنین دارای چقرمگی است. مشکوکان بزرگساالن و افراد مسن ممکن است چند ماه طول بکشد. مواد کامپوزیتی که توسط آزمایشگاه وی انجام شده، کار خود را تکمیل کرده و پس از آن یک سال پس از آن از بین رفت. هیچ جراحی لازم نیست.

پیوستن به تیم تحقیقاتی وی و ژانگ عبارتند از بریانت هیمباخ، دانشجوی دکترا و دانشمند مواد در آزمایشگاه Wei و بریل تونیالی از UConn که در حال تحصیل در رشته علوم و مهندسی مواد است.

این تیم تست جدید مشتقات کامپوزیت ها را آغاز کرده است، از جمله کسانی که از فرم تک بلور هیدروکسی آپاتیت برای ترکیبات قوی تر استفاده می کنند و تغییر در مخلوط پوشش به آن باعث افزایش وزن در استخوان می شود.