حرير العنكبوت: مفتاح مركبات إصلاح العظام الجديدة!

اخترع الباحثون مركبًا قابلاً للتحلل البيولوجي مصنوع من ألياف الحرير يمكن استخدامه لإصلاح عظام الحاملة المكسورة دون إنتاج مضاعفات مثل المواد الأخرى.

عرض ثلاثي الأبعاد لنوع جديد من مركب إصلاح العظام الذي طورته جامعة نيديريتش. المواد المركبة مصنوعة من ألياف الحرير و ألياف حمض اللبنيك ، و مع الحفاظ على المرونة ، فهي مغطاة بجزيئات حيوية حيوية ممتازة. هذا المركب الحيوي يمكن أن يساعد في شفاء العظام دون إنتاج مضاعفات مثل الأجزاء المعدنية.

يمكن أن تكون عملية إصلاح العظام الحاملة الرئيسية مثل عظام الساق عملية طويلة وصعبة.

يمكن أن تكون عملية إصلاح العظام الحاملة الرئيسية مثل عظام الساق عملية طويلة وصعبة.

لتسهيل الإصلاحات ، يقوم الأطباء في بعض الأحيان بتركيب لوحة معدنية لدعم العظم عند الشفاء. لكن هذا قد يكون مشكلة. بعض المعادن تحقن الأيونات في الأنسجة المحيطة بها ، مما يؤدي إلى التهاب وتهيج. بالإضافة إلى ذلك ، المعدن هو أيضا من الصعب جدا. إذا تعرضت الصفيحة المعدنية لأحمال مفرطة في الساقين ، فقد تصبح العظام الجديدة أكثر هشاشة وأكثر عرضة للكسر.

من أجل إيجاد حل لهذه المشكلة ، تحول العالم المادي ومهندس الطب الحيوي البروفيسور مي وي إلى العناكب والعث للإلهام. ويشعر وي بالقلق بشكل خاص على الحرير الليفي ، وهو بروتين موجود في ألياف الحرير من العناكب والعث ، والمعروف بمتانة جيدة وقوة شد.

منذ فترة طويلة المجتمع الطبي على بينة من وجود fibroin الحرير. نظرا لقوتها العالية وقابليتها للتحلل الحيوي ، فهي عنصر شائع في الخيوط الطبية وهندسة الأنسجة. ومع ذلك ، لم يحاول أحد أن يجعلها مادة بوليمرية كثيفة ، وعرفت وي أن الحرير فبروين هو المفتاح إذا أرادت أن تصنع جهازًا أفضل لإصلاح عظم الحاملة مكسور.

بالتعاون مع البروفيسور Dianyun Zhang ، وهو مهندس ميكانيكي في جامعة كونيتيكت ، بدأ مختبر البروفيسور Wei اختبار فبروين الحرير في المواد المركبة المختلفة من خلال إيجاد التركيبة الصحيحة ونسبة المواد المختلفة لتحقيق أفضل قوة ومرونة. الجنس. التركيبة الجديدة بالطبع تحتاج إلى قوتها العالية. صلابة. ومع ذلك ، لا يلزم أن يكون مرتفعًا جدًا. إذا كانت الصلابة عالية جدًا ، فستمنع نمو العظام الكثيفة. في الوقت نفسه ، يجب أن تكون المادة المركبة مرنة بحيث يمكن للمريض أن يشفي العظم مع الحفاظ على المدى الطبيعي للحركة والحركة.

بعد عشرات الاختبارات ، اكتشف وي وزانج ما كانوا يبحثون عنه. تتكون المواد المركبة الجديدة من ألياف خيوط وألياف حمض polylactic (لدن بالحرارة قابلة للتحلل من نشا الذرة وقصب السكر) ، مشربة في محلول ، وكل محلول مغلف بهيدروكسيباتيت. جزيئات السيراميك الدقيقة الميكروبية (معادن فوسفات الكالسيوم الموجودة في الأسنان والعظام). ثم كانت الطبقات المغطاة بطبقات على إطار فولاذي صغير وضغطت في قضيب مركب كثيف في قالب ضغط ساخن.

في دراسة حديثة نشرت في "السلوك الميكانيكي للمواد الطبية الحيوية" ، ذكر وي أن المركبات عالية الأداء القابلة للتحلل الحيوي تظهر قوة عالية ومرونة جيدة ، وهو نفس النوع من المواد الحيوية في الأدب. أعلى قيمة مسجلة على الإطلاق. بالإضافة إلى ذلك ، سيصبح أدائهم أفضل.

وقال وي ، وهو أيضاً عميد مشارك في كلية الهندسة ، وقد كرس نفسه للبحث والتعليم بعد التخرج ، قائلاً: "أظهرت نتائجنا أن هذا النوع الجديد من المواد المركبة يتمتع بقوة ومرونة عالية جدًا ، ولكننا نعتقد أنه يمكن أن تجعل كل مكون لتحقيق هدفنا ، سوف نحصل على نتائج أفضل. "

المواد المركبة الجديدة لديها أيضا المتانة. قد يستغرق فخذو البالغين والمسنين شهورا للشفاء. انتهت المادة المركبة التي طورها مختبر Wei من عملها ثم بدأت تتحلل بعد عام واحد. لا حاجة لإزالة الجراحية.

انضم إلى فريق البحث في وي وتشانغ ، وهو براينت هايمباك ، وهو طالب دكتوراه وعالم مواد في مختبر ويي وبيريل تونيالي من جامعة أوكون الذي يدرس مواد العلوم والهندسة.

بدأ الفريق في اختبار مشتقات جديدة من المواد المركبة ، بما في ذلك تلك التي تستخدم شكل بلورة واحدة من هيدروكسيباتيت لمركبات أكثر قوة ، وتغيير لمزيج الطلاء لجعله أكثر وزنا في العظام.