Les films de Nanoscale introduisent la croissance osseuse

Les films de Nanoscale développés au MIT introduisent la croissance osseuse, produisant un visa plus intense entre les implants et propres moyens des patients os

Chaque année, plus que million d'Américains reçoivent une prothèse artificielle de hanche ou de genou. De tels implants sont conçus pour durer beaucoup d'années, mais dans environ 17 pour cent de patients qui reçoivent un remontage commun total, l'implant éventuellement se desserre et doit être remonté tôt, qui peut entraîner des complications dangereuses pour des patients agés.

Pour aider à réduire à un minimum ces fonctionnements onéreux, une équipe des ingénieurs chimiste de MIT a développé une couche neuve pour les implants qui pourraient les aider mieux pour adhérer à l'os du patient, évitant l'échec prématuré.

« Ceci permettrait à l'implant de durer beaucoup plus longtemps, à sa vie naturelle, avec plus à faible risque de l'échec ou de l'infection, » dit Paula Hammond, le David H. Koch professeur dans le bureau d'études au MIT et l'auteur supérieur d'un papier sur le travail apparaissant dans les matériaux avancés de tourillon.

La couche, qui incite les propres cellules du fuselage à produire l'os qui fixe l'implant en place, pourrait également être employée pour aider à guérir des fractures et à améliorer les implants dentaires, selon Hammond et auteur important Nisarg Shah, un étudiant de troisième cycle dans le laboratoire de Hammond.

Une alternative au ciment osseux

Les hanches artificielles se composent d'une bille en métal sur une cheminée, branchant le bassin et le fémur. La bille tourne dans une cuvette en plastique fixée à l'intérieur de la douille de hanche. De même, les genoux artificiels se composent des plaques et d'une cheminée qui activent le mouvement du fémur et du tibia. Pour fixer l'implant, les chirurgiens emploient le ciment osseux, un polymère qui ressemble à la glace une fois durci. Dans certains cas, cette colle finit la fissure et l'implant détache de l'os, entraînant la douleur chronique et la perte de mobilité pour le patient.

« Type, en pareil cas, l'implant est retiré et, qui entraîne la perte de tissu secondaire énorme dans le patient qui ne se serait pas produit si l'implant n'avait pas défailli, » Shah remonté indique. « Notre idée est d'éviter l'échec en enduisant ces implants des matériaux qui peuvent induire l'os indigène qui est produit dans le fuselage. Que l'os se développe dans l'implant et les aides fixez-le en place. »

La couche neuve se compose très d'un film mince, s'échelonnant de 100 nanomètres à un micron, composé de couches de matériaux qui aident à introduire la croissance osseuse rapide. Un des matériaux, hydroxyapatite, est une composante naturelle d'os, faite de calcium et phosphate. Ce matériau attire les cellules souche mésenchymateuses de la moelle osseuse et fournit une surface adjacente pour la formation de l'os neuf. L'autre couche relâche un facteur de croissance qui stimule les cellules souche mésenchymateuses transformer en cellules appelées productrices d'os des osteoblasts.

Une fois que les osteoblasts forment, ils commencent à produire l'os neuf pour compléter les espaces entourant l'implant, le fixant à l'os existant et éliminant le besoin de ciment osseux. Avoir le tissu sain dans cet espace produit une obligation plus intense et réduit grand le risque d'infection bactérienne autour de l'implant.

« Quand le ciment osseux est employé, l'espace mort est produit entre l'os et la cheminée existants d'implant, où il n'y a aucun vaisseau sanguin. Si les bactéries colonisent cet espace qu'elles continueraient la prolifération, car le système immunitaire ne peut pas les atteindre et détruire. Une telle couche serait utile dans la prévention que de l'occurrence, » Shah indique.

Cela prend au moins deux ou trois semaines pour que l'os complète et pour stabilise complet l'implant, mais un patient pouvait toujours marcher et faire la physiothérapie pendant ce temps, selon les chercheurs.

Contrôle réglable

Il y a eu des efforts précédents pour enduire les implants orthopédiques de la hydroxyapatite, mais les films finissent être tout à fait épais et instables, et tendent à se briser à partir de l'implant, Shah indique. D'autres chercheurs ont expérimenté avec injecter le facteur de croissance ou le déposer directement sur l'implant, mais la plupart finit drainer à partir du site d'implant, partant de trop peu derrière pour avoir n'importe quel effet.

L'équipe de MIT peut régler l'épaisseur de son film et la quantité de facteur de croissance relâchée à l'aide d'un ensemble appelé de couche-par-couche de méthode, en lequel les composantes désirées sont établies une couche à la fois jusqu'à ce que la composition désirée d'épaisseur et de médicament soient réalisées.

« C'est un avantage important parce que d'autres systèmes jusqu'ici n'ont pas réellement pu régler la quantité dont de facteur de croissance vous avez besoin. Beaucoup de dispositifs type doivent employer les quantités qui peuvent être des ordres de grandeur de plus que vous avez besoin, qui peut mener aux effets secondaires non désirés, » Shah dit.

Les chercheurs réalisent maintenant les études des animaux qui ont donné des résultats prometteurs : Les couches mènent à l'ossification rapide, verrouillant les implants en place.

Cette couche a pu être employée non seulement pour les remontages communs, mais également pour des plaques et des vis de fixation utilisées pour régler des fractures osseuses. « Elle est très polyvalente. Vous pouvez s'appliquer l'à n'importe quelle géométrie et avoir l'uniforme vêtir tous autour, » Shah indique.

Une autre application possible est dans des implants dentaires. Conventionnel, l'implantation d'une dent artificielle est un procédé en deux étapes. D'abord, une vis filetée est encastrée dans le maxillaire ; cette vis doit stabiliser en intégrant avec le tissu osseux environnant pendant plusieurs mois avant que le patient revienne à la clinique pour avoir la tête neuve fixée à la vis. Ceci pourrait être réduit à un procédé en une étape dans lequel le patient reçoit l'implant entier utilisant une version de ces couches.