Forskare i Frankrike har utvecklat en self-inställning skum som kan reparera skador i ben och bidrar till tillväxt. Så småningom, detta avancerade biomaterial kan användas för att snabbt regenerera ben tillväxt och behandla degenerativa sjukdomar såsom benskörhet.
Injicerbara kalciumfosfat cement (Cpc) har funnits i nästan hundra år, och de är ofta används inom ortopedi och traumathology som ben substitut under operation. Dessa biomaterial tillåta kirurger för att fixa och härda defekta ben “in situ” med relativ lätthet och flexibilitet. Vad mer, de är biokompatibla, själv-inställning, och icke-giftiga.
Men som James Urquhart rapporter på Kemi Världen, forskare har inte kunnat införa macroporosity i dessa material, vilket innebär att dessa injicerbara cement inte har porer, eller håligheter, som är större än 50 nanometer. Detta gör det svårt att behandla ben degeneration, eller för att stärka cancellous ben—en porös, flexibel och svampliknande vävnad som blir allt svagare när osteoporos sätter in.
Nu, Pierre Weiss och hans kollegor på Universitetet i Nantes har nått ett viktigt genombrott på detta område. Genom att tillämpa en sofistikerad vätgas som en skummande medel för att skapa luftbubblor i blandningen, forskare har skapat en effektiv makroporös, själv-inställning CPC. Resultatet av deras arbete visas i den senaste upplagan av Acta Biomaterialia.
Nyckeln till genombrott var att tillämpa en silanized hydrogel som en skummande medel. James Urquhart förklarar:
Sponsrade
Tidigare hade laget försökt att förbättra de mekaniska egenskaperna [0f] CPC genom att lägga till en Si-HPMC hydrogel. Men under arbetet med att förbereda Si-HPMC hydrogel med en sur buffert med hjälp av sprutor – som sänker pH-värdet i lösningen orsakar det att self-cross länken och gel – luftbubblor dök upp i blandningen och de var svårt att ta bort. Men Weiss postdoktorer Jingtao Zhang och Weizhen Liu undrade om denna nackdel kan vara användbara för att ge macroporosity CPC och så de bestämde sig för att utveckla en CPC-skum.
Laget gjorde skum genom att sätta Si-HPMC-och CPC-lösningar i separata sprutor, och sedan pumpa in luft i CPC-spruta. Både sprutor fick sedan sällskap av en kontakt och störtade ner för att snabbt blanda lösningar och luft, som utgjorde en homogen skum.
“Vi visste att både biomaterial är biokompatibla separat men vi visste inte hur kroppen skulle reagera med en kombination av båda”, säger Weiss. För att hitta ett svar, och även för att testa biofunctionality av skum, som de genomfört preliminära in vivo-tester genom att göra små fel i lår ben av två levande kaniner och sprutade in skum i håligheter.
Uppföljningen av dessa tester visade att nya ben gjorde verkligen formen på implantatet platser, och med inga toxiska effekter. Forskarna vill använda skum för att behandla vissa ben defekter och sjukdomar, så nästa steg blir att bestämma proof of concept i djurmodeller.
Läs mer på Kemi Världen. Och kolla in studien på Acta Biomaterialia: “En enkel och effektiv metod för att förbereda injicerbara makroporös kalciumfosfat cement för ben reparation: Spruta-skum med hjälp av en trögflytande hydrofil polymer lösning”.
E-post författaren på george@gizmodo.com och följ honom på @dvorsky. Översta bilden av Elsevier