Die Forscher erfanden ein biologisch abbaubares Verbundmaterial aus Seidenfasern, mit dem gebrochene tragende Knochen repariert werden können, ohne Komplikationen wie andere Materialien zu verursachen.
Eine dreidimensionale Darstellung eines neuen Typs von Knochenreparaturkompositen, der von der Universität von Connecticut entwickelt wurde.Das Komposit besteht aus Seide und Polymilchsäurefasern, während die Flexibilität beibehalten wird, während sie mit feinen biokeramischen Partikeln beschichtet werden. Herabgesetzte Verbundwerkstoffe können helfen, Knochen zu heilen, ohne Komplikationen wie Metallteile zu verursachen.
Das Reparieren von großen tragenden Knochen wie Beinknochen kann ein langer und schwieriger Prozess sein.
Um die Reparatur zu erleichtern, installieren Ärzte manchmal eine Metallplatte, um den Knochen zu stützen, während der Knochen heilt.Aber das kann problematisch sein.Einige Metalle injizieren Ionen in das umliegende Gewebe, was Entzündungen und Irritationen verursacht.Zusätzlich ist das Metall auch sehr hart Das Brett wird übermäßiger Belastung in den Beinen ausgesetzt.Die neuen Knochen können brüchiger werden und eher brechen.
Um eine Lösung für dieses Problem zu finden, sucht der Materialwissenschaftler und Biomedizintechniker Professor Mei Wei auf der Suche nach Inspiration Hilfe von Spinnen und Motten: Wei beschäftigt sich besonders mit Seidenfibroin, das in den Seidenfasern von Spinnen und Motten gefunden wird. Das Protein ist für seine gute Zähigkeit und Zugfestigkeit bekannt.
Die medizinische Gemeinschaft hat lange die Existenz von Seidenfibroin erkannt.Aufgrund seiner hohen Stärke und guten biologischen Abbaubarkeit ist es einallgemeiner Teil der medizinischen Naht- und Tissue-Technik.Jedoch hat niemand versucht, es dicht zu machen. Das Polymer-Material, und Wei weiß, dass Seide Fibroin ist der Schlüssel, wenn sie ein besseres Gerät zur Reparatur von gebrochenen Loadbone machen will.
In Zusammenarbeit mit Professor Dianyun Zhang, einem Maschinenbauingenieur an der Universität von Connecticut, begann das Labor von Prof. Wei, Seidenfibroin in einer Vielzahl von Verbundwerkstoffen zu testen, indem die richtige Kombination und das Verhältnis verschiedener Materialien gefunden wurde, um die beste Festigkeit und Flexibilität zu erreichen. Sex. Die neue Zusammensetzung braucht natürlich seine hohe Festigkeit.Härte.Es braucht jedoch nicht zu viel Stärke.Übermäßige Härte hemmt das Wachstum von dichten Knochen.Zudem muss das Verbundmaterial flexibel sein, so dass der Patient den Knochenheilen kann. Gleichzeitig kann es seinen natürlichen Bewegungs- und Bewegungsspielraum beibehalten.
Nach Dutzenden von Tests entdeckten Wei und Zhang, was sie suchten: Dieses neue Kompositmaterial besteht aus Filamenten und Polymilchsäurefasern (ein biologisch abbaubarer Thermoplast aus Maisstärke und Zuckerrohr). In Lösung wird jede Lösung mit feinen mikrobiellen Keramikpartikeln aus Hydroxylapatit (Kalziumphosphatmineralien in Zähnen und Knochen) beschichtet, die dann auf kleine Stahlrahmen geschichtet werden. Oben, und zu einem kompakten Verbundstab in einer heißen Pressform gepresst.
In einer kürzlich veröffentlichten Studie, die im "Mechanical Behavior of Biomedical Materials" veröffentlicht wurde, berichtet Wei, dass hochleistungsfähige, biologisch abbaubare Komposite eine hohe Festigkeit und eine gute Flexibilität aufweisen, was die gleiche Art von Biomaterialien in der Literatur ist Der höchste Wert, der oben erwähnt wurde, und ihre Leistung wird noch besser.
Wei ist auch Associate Dean der School of Engineering.Er hat sich für Forschung und Weiterbildung gewidmet.Er sagte: "Unsere Forschungsergebnisse zeigen, dass: Diese neue Art von Verbundmaterial hat eine sehr hohe Festigkeit und Flexibilität.Aber wir denken, dass, wenn wir jede Komponente machen können Um unser Ziel zu erreichen, werden wir bessere Ergebnisse erzielen. '
Die neuen Composites haben auch Zähigkeit: Die Femuren von Erwachsenen und älteren Menschen können Monate brauchen, um zu heilen.Die von Weis Labor entwickelten Composite-Materialien schließen seine Arbeit ab und beginnen dann nach einem Jahr, sich zu zersetzen. Entfernen.
Zu Wei und Zhangs Forscherteam gehören Bryant Heimbach, ein Doktorand und Materialwissenschaftler bei Wei Labs, und Beril Tonyali von UConn, der Materialwissenschaften und Ingenieurwissenschaften studiert.
Das Team hat damit begonnen, neue Derivate von Verbundwerkstoffen zu testen, einschließlich jener, die Einkristalle aus Hydroxylapatit für Verbindungen mit höherer Festigkeit verwenden, und eine Änderung einer Beschichtungsmischung, um sie schwerer zu machen Maximieren Sie die mechanischen Eigenschaften.