Forskere udvikler en biologisk nedbrydelig legering til knogleimplantater til frakturer, osteoporose og myelom

Materialeforskere fra NUST MISIS og University of Western Australia har præsenteret en innovativ bioresorberbar legering baseret på magnesium, gallium og zink. Materialet kan bruges til fremstilling af midlertidige implantater til behandling af brud og restaurering af kirurgisk fjernede områder af knoglen, såvel som i behandlingen af ​​osteoporose, myelomatose, Pagets sygdom. Resultaterne af undersøgelsen er offentliggjort i det internationale videnskabelige tidsskrift Journal of Magnesium and Alloys .

I moderne knogleimplantologi og kardiovaskulær kirurgi, biologisk nedbrydelige implantater, som gradvist opløses og erstattes af kropsvæv, bliver i stigende grad brugt. Denne tilgang hjælper med at minimere betændelsen i det omgivende væv forårsaget af implantatet og eliminerer behovet for en operation til at fjerne implantatet. Fordelene ved at bruge sådanne implantater er især mærkbare i pædiatrisk ortopædi, da permanente implantater kan begrænse knogleudviklingen i en voksende krop.

Forskere finder magnesiumlegeringer særligt interessante som biologisk nedbrydelige materialer til fremstilling af implantater på grund af deres høje biokompatibilitet, tilstrækkelig høj mekanisk styrke og en acceptabel bionedbrydningshastighed. Ud over, tætheden og elasticiteten af ​​magnesiumlegeringer er tæt i karakteristika til den menneskelige corticale knogle.

Det internationale videnskabelige hold af materialeforskere fra Rusland og Australien har præsenteret en innovativ bionedbrydelig legering baseret på magnesium, gallium og zink, som kan anvendes til osteosyntese i tilfælde, hvor der er behov for yderligere behandling af sygdomme forbundet med ødelæggelse og reduktion af knoglestyrke. Et implantat fra dette materiale kan blive et midlertidigt "skelet" sikkert for patienten til at erstatte den beskadigede knogle, og efterhånden som knoglevævet vokser, som implantatmaterialet stimulerer sig selv, det vil blive "opløst" af kroppen.

"Vi har valgt gallium som et legeringselement på grund af dets unikke egenskaber, "sagde medforfatter Alexander Komissarov, leder af Hybrid Nanostructured Materials Laboratory hos NUST MISIS. "Gallium, kendt som en hæmmer af knogleresorption, er effektiv til behandling af lidelser forbundet med accelereret knogletab, herunder osteoporose, hypercalcæmi, Pagets sygdom, og myelomatose. Ud over, gallium er involveret i biokemiske regenereringsprocesser, øge tykkelsen, styrke og mineralindhold i knoglen. Og endelig, det har en antibakteriel virkning, hvilket er særligt vigtigt i implantologi."

Ifølge udviklerne, en ret lav biokorrosion er også en værdifuld egenskab ved den udviklede legering. Det betyder, at et implantat lavet af en sådan legering ikke undergår for hurtig nedbrydning i miljøet af den menneskelige krop, der er aggressivt for metaller og vil bevare sine støttefunktioner under hele helingsprocessen.

"Vi var eksperimentelt i stand til at fastslå, at Mg-4%, Ga-4% Zn legering, efter deformationsbehandling ved brug af lige kanal vinkelpresning, har en unik profil af egenskaber til brug i knogleimplantater på grund af den optimale kombination af mekaniske egenskaber og korrosionshastighed, " sagde Komissarov.

I øjeblikket, holdet er ved at afslutte en række laboratorieforsøg og forbereder sig på den prækliniske fase af forskningen.