Alginsyre forbedrer kunstige knogler

Ny forskning viser, at blanding af lavviskositet alginsyre med calciumphosphatcement (CPC), et materiale, der almindeligvis anvendes som knogleerstatning, giver tre funktionelle forbedringer:kortere hærdetid, øget trykstyrke, og erhvervelse af porøsitet.

En årsag til den øgede brug af CPC i de senere år er dens selvsættende karakter, tillader det at blive injiceret i en patient for en mere ikke-invasiv tilgang. Imidlertid, CPC'er har en tæt mikrostruktur, der gør det svært for celler at komme ind. Denne mangel på porer begrænser potentialet for ny knoglevækst. Dette studie, offentliggjort i Journal of Materials Science:Materials in Medicine, undersøger effekten af ​​den naturligt afledte biopolymer alginsyre har på dette spørgsmål.

Tidligere forskning har studeret andre biopolymerer, herunder gelatine, kollagen, og chitosan, men denne fælles undersøgelse mellem Osaka City University (OCU), Graduate School of Medicine og Graduate School of Engineering, har bekræftet de positive virkninger af at blande alginsyre med CPC. In vitro undersøgelser viste, at alginsyre forkorter afbindingstiden og øger trykstyrken af ​​CPC. Ud over, in vivo undersøgelser viste, at biopolymer øger porøsiteten af ​​CPC, tillader celler at komme ind og ny knogle til at vokse.

Alginsyre har været meget brugt i det medicinske område til procedurer som f. celle immobilisering, medicin levering, og sårforbinding. Imidlertid, der har været begrænsede undersøgelser i forbindelse med CPC. Alginsyrens nedbrydelighed og tværbindingsegenskaber gør det til et lovende tilsætningsstof til at forbedre de tætte og generelt dårlige mekaniske egenskaber af CPC.

Denne nye undersøgelse evaluerede en række CPC-alginat (saltformen af ​​alginsyre) forbindelser med stigende mængder af alginsyre. In vitro, et pH-meter viste et fald i pH-niveauer, da mængden af ​​alginsyre steg, fremskynde indstillingstiden. Scanningelektronmikroskopi afslørede, at forbindelser med øget alginsyre havde flere porer og mindre tæthed. In vivo, Røntgen- og mikro-CT-analyse viste, at lårbensknogler injiceret med CPC-forbindelser med øgede mængder alginsyre havde, efter seks uger, mere nedbrydning og knogledannelse end kontrolgruppen.

"Kunstige knogler kan understøtte brækkede knogler, men de erstatter ikke vores egne knogler og forbliver i kroppen som et fremmedlegeme," sagde kandidatstuderende Akiyoshi Shimatani, og første forfatter til undersøgelsen. Lektor Hiromitsu Toyoda fra OCU-afdelingen for ortopædkirurgi fortsatte:"For at løse dette problem, vi har udviklet en kunstig knogle i samarbejde professor Yoshiyuki Yokogawa og hans team fra OCU Fakultet for Ingeniørvidenskab, som er klistret, svært at bryde, og erstatter kroppens egen knogle. Vi håber, at dette bliver en ny mulighed for kunstige knogler."