Sutera Spider: Kunci kepada Komposit Pembaikan Tulang Baru!

Para penyelidik mencipta komposit biodegradable yang diperbuat daripada serat sutera yang boleh digunakan untuk membaiki tulang bearing beban patah tanpa menghasilkan komplikasi seperti bahan lain.

Penyampaian tiga dimensi sejenis komposit pembaikan tulang baru yang dibangunkan oleh Universiti Niederich. Bahan komposit dibuat daripada serat sutra dan serat asid polylactic, dan sambil mengekalkan kelenturan, ia disalut dengan zarah biokeramik yang sangat baik. Komposit biodegradable ini boleh membantu menyembuhkan tulang tanpa menghasilkan komplikasi seperti bahagian logam.

Membaiki tulang beban besar seperti tulang kaki boleh menjadi proses yang panjang dan sukar.

Membaiki tulang beban besar seperti tulang kaki boleh menjadi proses yang panjang dan sukar.

Untuk memudahkan pembaikan, doktor kadang-kadang memasang plat logam untuk menyokong tulang apabila ia sembuh. Tetapi ini mungkin menjadi masalah. Sesetengah logam menyuntikkan ion ke dalam tisu sekeliling, yang menyebabkan keradangan dan kerengsaan. Di samping itu, logam juga sangat sukar. Jika plat logam tertakluk kepada beban yang berlebihan di kaki, tulang baru mungkin menjadi rapuh dan lebih cenderung patah.

Untuk mencari penyelesaian kepada masalah ini, saintis bahan dan jurutera bioperubatan Profesor Mei Wei berpaling kepada labah-labah dan rama-rama untuk inspirasi. Wei amat prihatin terhadap fibroin sutera, protein yang terdapat dalam serat sutera dan labah-labah, yang dikenali sebagai kekuatan yang baik dan kekuatan tegangan.

Masyarakat perubatan telah lama menyedari kewujudan fibroin sutera. Oleh kerana kekuatannya yang tinggi dan kelembapan biodegradable yang baik, ia adalah komponen umum kejuruteraan perubatan dan kejuruteraan tisu. Walau bagaimanapun, tiada siapa yang cuba menjadikannya bahan polimer padat, dan Wei tahu fibroin sutera adalah kunci jika dia ingin membuat peranti yang lebih baik untuk membaiki tulang bearing beban patah.

Dengan kerjasama dengan Prof. Dianyun Zhang, seorang jurutera mekanikal di University of Connecticut, makmal Prof. Wei mula menguji fibroin sutera dalam pelbagai bahan komposit dengan mencari kombinasi yang tepat dan nisbah bahan yang berbeza untuk mencapai kekuatan dan fleksibiliti yang terbaik. Seks. Komposisi baru tentu memerlukan kekuatan tinggi. Kekerasan. Walau bagaimanapun, ia tidak perlu terlalu tinggi. Sekiranya kekerasan terlalu tinggi, ia akan menghalang pertumbuhan tulang padat. Pada masa yang sama, bahan komposit perlu fleksibel supaya pesakit dapat menyembuhkan tulang sambil mengekalkan gerakan dan pergerakan semula jadi.

Selepas berpuluh-puluh ujian, Wei dan Zhang menemui apa yang mereka cari. Bahan komposit baru terdiri daripada gentian filamen dan serat asid polyylactic (termoplastik biodegradable yang terbuat dari kanji jagung dan tebu), diresapi dalam larutan, dan setiap larutan disalut dengan hydroxyapatite. Zarah seramik mikrofon halus (mineral kalsium fosfat yang terdapat dalam gigi dan tulang). Serat bersalut kemudian dilapis pada bingkai keluli kecil dan ditekan ke dalam batang komposit padat dalam acuan mampatan panas.

Dalam satu kajian baru-baru ini yang diterbitkan dalam "Kelakuan Mekanikal Bahan Bioperubatan," Wei melaporkan bahawa komposit biodegradable berprestasi tinggi menunjukkan kekuatan tinggi dan fleksibiliti yang baik, yang merupakan jenis biomaterial yang sama dalam kesusasteraan. Nilai tertinggi yang pernah dicatatkan. Di samping itu, prestasi mereka akan menjadi lebih baik.

Wei, yang juga dekan bersekutu di Sekolah Kejuruteraan dan telah menumpukan dirinya kepada penyelidikan dan pendidikan pascasiswazah, berkata: "Hasil kami menunjukkan bahawa jenis bahan komposit baru ini mempunyai kekuatan dan kelenturan yang sangat tinggi, tetapi kami berfikir bahawa jika kita boleh membuat setiap komponen Untuk mencapai matlamat kami, kami akan mendapat hasil yang lebih baik. "

Bahan komposit baru juga mempunyai kekuatan. Kepada orang dewasa dan orang tua boleh mengambil bulan untuk sembuh. Bahan komposit yang dibangunkan oleh makmal Wei telah menyelesaikan kerja dan kemudian mula menurunkan satu tahun kemudian. Tiada pembedahan pembedahan diperlukan.

Menyertai pasukan penyelidikan Wei dan Zhang ialah Bryant Heimbach, seorang pelajar doktor dan bahan sains di Wei Lab dan Beril Tonyali dari UConn yang sedang mengkaji bahan sains dan ijazah kejuruteraan.

Pasukan telah mula menguji derivatif komposit baru, termasuk yang menggunakan bentuk kristal tunggal hydroxyapatite untuk sebatian kekuatan lebih, dan perubahan kepada campuran salutan untuk menjadikannya lebih berat dalam tulang Memaksimumkan sifat mekanik