Le pellicole di Nanoscale promuovono la crescita dell'osso

Le pellicole di Nanoscale sviluppate al MIT promuovono la crescita dell'osso, creante una più forte guarnizione fra gli innesti ed osso dei pazienti il proprio

Ogni anno, più di milione Americani riceve una protesi artificiale del ginocchio o del cinorrodo. Tali innesti sono destinati per durare molti anni, ma in circa 17 per cento dei pazienti che ricevono una sostituzione unita totale, l'innesto finalmente allenta e deve essere sostituito presto, che può causare le complicazioni pericolose per i pazienti anziani.

Per contribuire a minimizzare queste operazioni pesanti, un gruppo degli ingegneri chimici del MIT ha sviluppato un nuovo rivestimento per gli innesti che potrebbero aiutarli meglio per aderire all'osso del paziente, impedente l'errore prematuro.

“Questo permetterebbe che l'innesto duri molto più lungamente, alla sua vita naturale, con più a basso rischio di errore o dell'infezione,„ dice Paula Hammond, il David H. Koch professore nell'assistenza tecnica al MIT e l'autore senior di un documento sul lavoro che compare nei materiali avanzati del giornale.

Il rivestimento, che incita le proprie celle dell'organismo a produrre l'osso che fissa l'innesto sul posto, potrebbe anche essere usato per contribuire a guarire le fratture ed a migliorare gli innesti dentari, secondo Hammond e lo scià di Nisarg dell'autore principale, un dottorando nel laboratorio di Hammond.

Un'alternativa al cemento ortopedico

I cinorrodi artificiali consistono di una palla di metallo su un gambo, connettendo il bacino ed il femore. La palla gira all'interno di una tazza di plastica fissata all'interno del socket di cinorrodo. Similmente, le ginocchia artificiali consistono delle lastre grosse e di un gambo che permettono al movimento del femore e della tibia. Per garantire l'innesto, i chirurghi usano il cemento ortopedico, un polimero che somiglia al vetro una volta indurito. In alcuni casi, questo cemento finisce la criccatura e l'innesto stacca dall'osso, causando il dolore e la perdita cronici di mobilità per il paziente.

“Tipicamente, in tal caso, l'innesto è eliminato e, che causa la perdita secondaria tremenda del tessuto nel paziente che non sarebbe accaduto se l'innesto non si fosse guastato,„ lo scià sostituito dice. “La nostra idea è di impedire l'errore ricoprendo questi innesti di materiali che possono indurre l'osso indigeno che è generato all'interno dell'organismo. Che l'osso si sviluppa nell'innesto e nelle guide fissilo sul posto.„

Il nuovo rivestimento consiste di una pellicola molto sottile, variante da 100 nanometri ad un micron, composto di livelli di materiali che contribuiscono a promuovere la crescita rapida dell'osso. Uno dei materiali, hydroxyapatite, è una componente naturale dell'osso, fatta di calcio e di fosfato. Questo materiale attira le cellule staminali mesenchymal dal midollo osseo e fornisce un'interfaccia per la formazione di nuovo osso. L'altro livello rilascia un fattore di crescita che stimola le cellule staminali mesenchymal trasformare nelle celle producenti osso chiamate osteoblasts.

Una volta che i osteoblasts si formano, cominciano produrre il nuovo osso per riempire gli spazi che circondano l'innesto, garantente lo all'osso attuale ed eliminante l'esigenza del cemento ortopedico. Avendo tessuto sano in quello spazio crea una più forte obbligazione e notevolmente diminuisce il rischio di infezione batterica intorno all'innesto.

“Quando il cemento ortopedico è usato, lo spazio morto è creato fra l'osso ed il gambo attuali dell'innesto, in cui non ci sono vasi sanguigni. Se i batteri colonizzano questo spazio che continuerebbero proliferare, poichè il sistema immunitario non può raggiungerli e distruggere. Un tal rivestimento sarebbe utile nell'impedimento che dall'avvenimento,„ lo scià dice.

Richiede almeno due o tre settimane affinchè l'osso riempia e completamente per stabilizzare l'innesto, ma un paziente ancora potrebbe camminare e fare la terapia fisica durante questo tempo, secondo i ricercatori.

Controllo musicale

Ci sono stati sforzi precedenti per ricoprire gli innesti ortopedici di hydroxyapatite, ma le pellicole finiscono essere abbastanza spesse ed instabili e tendono a rompersi a partire dall'innesto, lo scià dice. Altri ricercatori hanno sperimentato con l'iniezione del fattore di crescita o il deposito direttamente sull'innesto, ma la maggior parte finisce lo scarico a partire dal sito dell'innesto, lasciante troppo poco dietro per avere tutto l'effetto.

Il gruppo del MIT può regolare lo spessore della sua pellicola ed il livello del fattore di crescita rilasciato usando un metodo chiamato installazione del livello-da-livello, in cui le componenti desiderate sono stabilite un livello per volta fino a raggiungere la composizione desiderata nella droga ed in spessore.

“Questo è un vantaggio significativo perché altri sistemi finora realmente non hanno potuti regolare il livello del fattore di crescita di che avete bisogno. Molte unità devono usare tipicamente le quantità che possono essere ordini di grandezza più di avete bisogno di, che può piombo agli effetti secondari indesiderati,„ scià dice.

I ricercatori ora sono studi sugli animali dell'esecuzione che hanno indicato i risultati di promessa: I rivestimenti piombo all'osso rapido la formazione, chiudente gli innesti a chiave sul posto.

Questo rivestimento ha potuto essere usato non solo per le sostituzioni unite, ma anche per le lastre grosse e le viti di fissazione utilizzate per fissare le fratture. “È molto versatile. Potete applicarlo a tutta la geometria ed avere ricoprire costante tutt'intorno,„ lo scià dice.

Un'altra applicazione possibile è in innesti dentari. Convenzionalmente, impiantare una protesi dentaria è un trattamento in due tappe. In primo luogo, una vite infilata è incassata nella mascella; questa vite deve stabilizzarsi integrando con il tessuto circostante dell'osso per parecchi mesi prima che il paziente ritorni alla clinica per avere la nuova corona fissata alla vite. Ciò potrebbe essere diminuita ad un trattamento una tappa in cui il paziente riceve l'intero innesto facendo uso di una versione di questi rivestimenti.