Forskere i Frankrike har utviklet en selv-innstillingen skum som kan reparere defekter i bein og hjelpe vekst. Til slutt, denne avanserte biomaterial kan brukes til å regenerere raskt bein vekst og behandle degenerative sykdommer som osteoporose.
Injiserbare kalsium fosfat sementer (Cpc) har eksistert i nesten hundre år, og de er ofte brukt i ortopedi og traumathology som bein erstatter under operasjonen. Disse biomaterials tillate kirurger til å fikse og herde defekt bein “in situ” med relativ letthet og fleksibilitet. Hva mer er, de er biokompatible, self-innstillingen, og ikke giftig.
Men som James Urquhart rapporter på Kjemi Verden, forskere har ikke vært i stand til å introdusere macroporosity i disse materialer, noe som betyr at disse injiserbare sementerer ikke har porer, eller hulrom, som er større enn 50 nanometer. Dette gjør det vanskelig å behandle bein degenerasjon, eller for å styrke cancellous bein—en porøs, fleksibel og svampaktig vev som blir stadig svakere når osteoporose setter inn.
Nå, Pierre Weiss og hans kolleger ved Universitetet i Nantes har oppnådd et viktig gjennombrudd på dette området. Ved å bruke en sofistikert hydrogen som en skummende agent for å skape luftbobler i blandingen, forskere har laget en effektiv macroporous, self-angi CPC. Resultatene av deres arbeid vises i den nyeste utgaven av Acta Biomaterialia.
Nøkkelen til gjennombrudd var i bruk av en silanized hydrogel som en skummende agent. James Urquhart forklarer:
Sponset
Tidligere laget hadde forsøkt å forbedre de mekaniske egenskapene [0f] CPC ved å legge til en Si-HPMC hydrogel. Men i løpet av prosessen med å forberede seg til Si-HPMC hydrogel med en syrlig buffer ved hjelp av sprøyter – som senker pH i løsningen slik at den selv-bindeledd og gel – luftbobler dukket opp i blandingen og det var vanskelig å fjerne. Men Weiss’ postdoktorer Jingtao Zhang og Weizhen Liu lurte på om denne ulempen kan være nyttig for å gi macroporosity å CPC og så de satt ut for å utvikle en CPC-skum.
Teamet gjorde skum ved å sette Si-HPMC-og CPC-løsninger i separate sprøyter, og deretter pumpe luft inn i CPC-sprøyte. Både sprøyter var da sammen med en kontakt og styrtet til raskt å blande løsninger og luft, som dannet et homogent skum.
“Vi visste at begge biomaterials er biokompatible separat, men vi visste ikke hvordan kroppen vil reagere med en kombinasjon av begge, forklarer Weiss. For å finne et svar, og også for å teste biofunctionality av skum, de gjennomførte innledende in vivo-tester ved å gjøre små feil i lår bein av to levende kaniner og injisert skum i hulrom.
Deres oppfølging tester viste at nye bein gjorde faktisk skjemaet på implantatet nettsteder, og med ingen giftige effekter. Forskerne ønsker å bruke skum til å behandle visse bein defekter og sykdommer, slik at deres neste skritt vil være å finne bevis av konsept i dyremodeller.
Les mer på Kjemi Verden. Og sjekk ut studere på Acta Biomaterialia: “En enkel og effektiv tilnærming for å forberede injiserbare macroporous kalsium fosfat sement for bein reparasjon: Sprøyte-skum ved hjelp av en tyktflytende hydrofile polymere løsning”.
E-post forfatteren på george@gizmodo.com og følg ham på @dvorsky. Topp bilde av Elsevier