Æggeskalsbaseret kirurgisk materiale til kranieskader

En bioaktiv polymer-keramisk komposit til fiksering af implantater og gendannelse af knogledefekter i kraniet er udviklet af en international gruppe af materialeforskere fra NUST MISIS Center for Composite Materials. En innovativ sammensætning af materialet baseret på æggeskal-afledt biokeramik giver øget styrke og biointegration af implantater. Resultaterne af arbejdet blev offentliggjort i det internationale videnskabelige tidsskrift Journal of Asian Ceramic Societies .

Polymethylmethacrylat (PMMA) er en syntetisk polymer, der bruges af kirurger som en 'knoglecement' på grund af dens selvhærdende og styrkeegenskaber. Men dette materiale er bioinert af sin natur, derfor har det en svag kemisk og biologisk interaktion med levende væv og integreres næsten ikke med knogler.

Forskere undersøger aktivt PMMA for at 'optimere' det til bredere anvendelse inden for forskellige biomedicinske områder, for eksempel, sikre pålidelig fiksering af kunstige led/implantater, tandfiksatorer, lukning af kranialefekter i forskellige skader, etc.

Teamet fra NUST MISIS Center for Composite Materials har løst dette problem ved at modificere polymethylmethacrylat, tilføje diopsid, et materiale fra kategorien silikat biokeramik. Det er kendt for sådanne egenskaber som mangel på toksicitet for levende celler, biologisk nedbrydelighed og evnen til at stimulere osteogenese - dannelsen af ​​knoglevæv på overfladen.

"Æggeskaller har sundhedsmæssige fordele såsom knoglemineralisering og vækst, behandling af osteoporose, og bruges derfor som knogletransplantat. Vi har vedtaget en omkostningseffektiv tilgang til genanvendelse af bioaffald for at forbedre livskvaliteten for patienter med knoglesygdom. Til fremstilling af kompositter, diopsid opnået fra æggeskaller blev brugt, " siger Inna Bulygina, medforfatter til undersøgelsen, iPhD-studerende i Biomaterialevidenskab ved NUST MISIS.

Udviklerne foreslog at optimere materialet ved at tilføje bioaktiv keramik til PMMA-polymermatrixen.
"Som resultat, vi fik et porøst komposit PMMA/diopside materiale, som blev fremstillet ved opløsningsmiddelstøbemetoden. Under forsøgene, vi prøvede forskellige andele af diopsid-25%, 50 % og 75 %, " tilføjede Rajan Choudhary, en af ​​forfatterne til udviklingen, PostDoc hos NUST MISIS.

Ifølge videnskabsmanden, processen med knogledannelse og resorption er kendt for at blive reguleret af flere midler, herunder vækstfaktorer, proteiner og hormoner. På samme tid, forskellige ioner, såsom fosfor, kalk, strontium, magnesium og siliciumdioxid, er involveret i regenereringen, mineralisering og metabolisme af knogler, og det er disse elementer, der sikrer indføringen af ​​diopsid i kompositten.

"Prøverne, der indeholder 50% diopsid, har vist det bedste resultat - de har vist en 4-dobling af trykstyrken, og efter 4 ugers in vitro test har vist en god evne til at afsætte knoglemineraler på deres overflade. På samme tid, vi har fundet ud af, at de mekaniske egenskaber af de opnåede porøse kompositter svarer til egenskaberne af den svampede knogle i den menneskelige krop, " tilføjede Rajan Choudhary.

Ifølge videnskabsmænd, affald fra landbrugs- og fødevareindustrien kan bruges til industriel produktion af kirurgisk materiale. Imidlertid, kollektion, Rengøring og genbrug vil kræve separat affaldsindsamling.

I øjeblikket, udviklerne er ved at afslutte en række laboratorietest af de opnåede prøver.