Små skæl kan tjene som sikkert materiale i implantater til at forstærke knogler og led

Vægt er det foretrukne materiale for dyr fra pangoliner til fisk:De kan tilpasses, vandvenlig, stærk, men fleksibel, og nem at reparere, når den er beskadiget.

Forskere vil gerne genskabe denne unikke struktur - de kan forestille sig anvendelser fra medicinske implantater til fleksibel elektronik - men det har vist sig svært at bruge ikke-organiske materialer. Men forskere fra University of Chicago har udgivet et koncept for at bruge et naturligt forekommende mineral kaldet calcit til at "dyrke" skæl, der kan binde sig til bløde materialer. Opsætningen kunne en dag fungere som vandtætte implantater til at forstærke knogler eller led.

I øjeblikket bruger kirurger strukturer lavet af syntetiske polymerer, men selvom de er nemme at forme, de kan nedbrydes over tid. For en erstatning, UChicago-holdet startede i stedet med to materialer, der er kompatible med kroppen.

Silikone er en fleksibel, gummiagtigt materiale, der ofte bruges i kirurgiske implantater, fordi det ikke reagerer med menneskeligt væv. Calcit er et almindeligt hårdt mineral, som mange muslinger og østers bruger i deres skaller (brittlestars, relateret til søstjerner, bruge kalcit i deres øjne, ligesom gamle trilobitter). Heldigvis, en af ​​Asst. Prof. Bozhi Tians kemilaboratorium kombinerer hårde og bløde materialer på molekylært niveau.

I et papir udgivet sidste efterår i Naturkommunikation , Tian og samarbejdspartnere designede et system af små to-endede kroge, lavet af calcit, der kan "vokse" fra silikone til væv for at fiksere sig selv på plads.

"Silikone alene vil ikke immobilisere vævskomponenter, og calcit alene er for stift, men kombinationen af ​​de to fungerer meget godt, " sagde Tian. "Resultatet er en struktur, der er både stærk og fleksibel."

De små strukturer, hver på størrelse med et rødt blodlegeme, er formet som håndvægte. Den ene ende hægter sig ind i silikonen; den anden rager op over overfladen. Holdet forsøgte at lægge en strimmel laboratoriedyrket væv ovenpå. Håndvægtene opsamlede calcium fra cellerne og voksede ind i vævet, sætter sig på plads.

En god funktion er, at implantatet kun kunne fremstilles med "kroge" på meget specifikke steder. "Denne metode er især nyttig til biologisk adhæsion, hvor du ønsker at påføre din lim meget sparsomt for at undgå at gribe ind i kroppen mere end nødvendigt, " sagde Jaeseok Yi, en postdoc og den første forfatter til denne artikel.