I ricercatori hanno inventato un materiale composito biodegradabile fatto di fibre di seta che può essere utilizzato per riparare le ossa portanti fratturate senza produrre complicazioni come altri materiali.
Un rendering tridimensionale di un nuovo tipo di composito per riparazione ossea sviluppato dall'Università del Connecticut, composto da fibre di seta e fibre di acido polilattico, pur mantenendo la flessibilità, è rivestito con particelle bioceramiche fini. I compositi degradati possono aiutare a guarire le ossa senza causare complicazioni come le parti metalliche.
Riparare le principali ossa portanti come le ossa delle gambe può essere un processo lungo e difficile.
Per facilità di riparazione, i medici a volte installano una placca di metallo per sostenere l'osso mentre l'osso si sta curando, ma questo potrebbe essere problematico: alcuni metalli iniettano ioni nel tessuto circostante, causando infiammazione e irritazione, inoltre il metallo è anche molto duro. La tavola è soggetta a un carico eccessivo nelle gambe: le nuove ossa possono diventare più fragili e più soggette a fratture.
Per trovare una soluzione a questo problema, lo scienziato del materiale, l'ingegnere biomedico Professor Mei Wei cerca l'aiuto di ragni e falene in cerca di ispirazione, Wei è particolarmente preoccupato per la fibroina di seta, che si trova nelle fibre di seta di ragni e falene. La proteina è nota per la sua buona tenacità e resistenza alla trazione.
La comunità medica ha a lungo capito l'esistenza della fibroina di seta, che grazie alla sua elevata resistenza e buona biodegradabilità è una parte comune delle suture mediche e dell'ingegneria dei tessuti, ma nessuno ha cercato di renderla densa. Il materiale polimerico, e Wei sa che la fibroina di seta è la chiave se vuole fare un dispositivo migliore per riparare il tronco spezzato.
In collaborazione con il Prof. Dianyun Zhang, ingegnere meccanico presso l'Università del Connecticut, il laboratorio del Prof. Wei ha iniziato a testare la fibroina di seta in vari materiali compositi, trovando la giusta combinazione e il rapporto di diversi materiali per ottenere la massima resistenza e flessibilità. Sesso: la nuova composizione ha naturalmente bisogno della sua forza, durezza, ma non ha bisogno di troppa forza, una durezza eccessiva inibisce la crescita delle ossa dense e, allo stesso tempo, il materiale composito deve essere flessibile in modo che il paziente possa guarire l'osso. Allo stesso tempo, può mantenere la sua gamma naturale di movimento e movimento.
Dopo dozzine di test, Wei e Zhang hanno scoperto quello che stavano cercando: questo nuovo materiale composito è costituito da filamenti e fibra di acido polilattico (un materiale termoplastico biodegradabile a base di amido di mais e canna da zucchero). In soluzione, ciascuna soluzione è rivestita con particelle di ceramica microbica fine costituite da idrossiapatite (minerali di fosfato di calcio che si trovano nei denti e nelle ossa) .Le fibre rivestite vengono poi stratificate su piccoli telai di acciaio. Sopra, e pressato in un'asta composita compatta in uno stampo a compressione caldo.
In un recente studio pubblicato sul "comportamento meccanico dei materiali biomedicali", Wei riferisce che i compositi biodegradabili ad alte prestazioni mostrano elevata resistenza e buona flessibilità, che è lo stesso tipo di biomateriali in letteratura Il valore più alto registrato in quanto sopra, inoltre, le loro prestazioni diventeranno più eccellenti.
Wei è anche un decano associato della School of Engineering, si è dedicato alla ricerca e all'istruzione post-laurea e ha affermato: "I nostri risultati di ricerca mostrano che: questo nuovo tipo di materiale composito ha una resistenza e una flessibilità molto elevate, ma pensiamo che se possiamo rendere ogni componente Per raggiungere il nostro obiettivo, otterremo risultati migliori. "
I nuovi materiali compositi hanno anche durezza: i femori degli adulti e degli anziani possono richiedere mesi per guarire, i materiali compositi sviluppati dal laboratorio di Wei completano il lavoro e iniziano a degradarsi dopo un anno. rimosso.
Unendo il team di ricerca di Wei e Zhang c'erano Bryant Heimbach, uno studente di dottorato e scienziato dei materiali presso Wei Labs, e Beril Tonyali di UConn che ha studiato per la scienza dei materiali e l'ingegneria.
Il team di ricerca ha iniziato a testare nuovi derivati di materiali compositi, compresi quelli che utilizzano cristalli singoli di idrossiapatite per più composti di resistenza, e una modifica a una miscela di rivestimento per renderla più bilanciabile Massimizza le proprietà meccaniche.