Los investigadores inventaron un material compuesto biodegradable hecho de fibras de seda que puede usarse para reparar huesos fracturados que soportan cargas sin producir complicaciones como otros materiales.
Representación tridimensional de un nuevo tipo de compuesto reparador de huesos desarrollado por la Universidad de Connecticut. El compuesto está hecho de fibras de seda y fibras de ácido poliláctico. Al tiempo que mantiene la flexibilidad, está recubierto con finas partículas biocerámicas. Los materiales compuestos degradados pueden ayudar a sanar los huesos sin causar complicaciones, como partes metálicas.
La reparación de los principales huesos portadores de carga, como los huesos de las piernas, puede ser un proceso largo y difícil.
Para facilitar la reparación, el médico puede ser una placa de montaje para soportar el hueso durante la curación del hueso, pero esto puede ser un problema. Algunos de implantación de iones de metal tejido circundante, que causa la irritación y la inflamación. Además, el metal es también muy duro. Si un metal El tablero está sujeto a una carga excesiva en las piernas. Los huesos nuevos pueden volverse más frágiles y más propensos a fracturarse.
Con el fin de encontrar una solución a este problema, un científico de materiales, profesor de ingenieros biomédicos Mei Wei volvió a las arañas y polillas con el fin de encontrar la inspiración fibroína de seda Wei le preocupan en particular - que es una fibra que se encuentra en la seda de araña y las polillas en La proteína es conocida por su buena tenacidad y resistencia a la tracción.
La comunidad médica se ha dado cuenta por mucho tiempo de la existencia de la fibroína de seda. Debido a su alta resistencia y buena biodegradabilidad, es una parte común de las suturas médicas y la ingeniería de tejidos. Sin embargo, nadie ha tratado de hacerlo denso. El material de polímero, y Wei sabe que la fibroína de seda es la clave si ella quiere hacer un mejor dispositivo para reparar el hueso de carga roto.
En colaboración con el Prof. Dianyun Zhang, ingeniero mecánico de la Universidad de Connecticut, el laboratorio del Prof. Wei comenzó a probar la fibroína de seda en varios materiales compuestos al encontrar la combinación y proporción correctas de diferentes materiales para lograr la mejor resistencia y flexibilidad. Sexo: La nueva composición, por supuesto, necesita su alta resistencia, dureza, pero no necesita demasiada fuerza, una dureza excesiva inhibirá el crecimiento de los huesos densos y, al mismo tiempo, el material compuesto debe ser flexible para que el paciente pueda curar el hueso. Al mismo tiempo, puede mantener su rango natural de movimiento y movimiento.
Después de docenas de pruebas, Wei y Zhang descubrieron el material que estaban buscando. El nuevo material compuesto consiste en fibras de filamentos y fibra de ácido poliláctico (un termoplástico biodegradable hecho de almidón de maíz y caña de azúcar). En la solución, cada solución está recubierta con finas partículas microbianas de cerámica hechas de hidroxiapatita (minerales de fosfato de calcio que se encuentran en los dientes y los huesos). Las fibras recubiertas se colocan en capas sobre pequeños marcos de acero. Arriba, y presionado en una varilla compuesta compacta en un molde de compresión en caliente.
En un estudio reciente publicado en el "Comportamiento mecánico de los materiales biomédicos", Wei informa que los compuestos biodegradables de alto rendimiento exhiben alta resistencia y buena flexibilidad, que es el mismo tipo de biomateriales en la literatura. El valor más alto registrado en lo anterior. Además, su rendimiento será más excelente.
Wei también es decano asociado de la Escuela de Ingeniería y se ha dedicado a la investigación y la educación de postgrado. Dijo: "Los resultados de nuestra investigación muestran que: este nuevo tipo de material compuesto tiene una gran resistencia y flexibilidad. Pero creemos que si podemos hacer todos los componentes Para lograr nuestro objetivo, obtendremos mejores resultados ".
Los nuevos compuestos también tienen dureza. Los fémures de adultos y ancianos pueden tardar meses en cicatrizar. Los materiales compuestos desarrollados por el laboratorio de Wei completan su trabajo y luego comienzan a degradarse después de un año. No se requiere cirugía. Eliminar
Junto al equipo de investigación de Wei y Zhang estuvieron Bryant Heimbach, estudiante de doctorado y científico de materiales en Wei Labs, y Beril Tonyali de UConn, que estudió ciencias de los materiales e ingeniería.
El equipo ha comenzado a probar nuevos derivados de materiales compuestos, incluidos aquellos que usan cristales simples de hidroxiapatita para compuestos más resistentes, y un cambio en una mezcla de revestimiento para hacerlo más pesable Maximiza las propiedades mecánicas.