Attenzione: questa pagina è una traduzione automatica di questa pagina originariamente in lingua inglese. Si prega di notare in quanto le traduzioni sono generate da macchine, non tutte le traduzioni saranno perfetti. Questo sito web e le sue pagine web sono destinati ad essere letto in inglese. Ogni traduzione del sito e le sue pagine web possono essere imprecise e inesatte, in tutto o in parte. Questa traduzione è fornita per comodità.

I ricercatori sviluppano il materiale autorigenerante per gli innesti dell'osso

I ricercatori dal centro per i materiali compositi all'università nazionale di scienza e tecnologia MISiS (NUST MISIS) hanno sviluppato di recente un materiale autorigenerante per gli innesti dell'osso. Il materiale è stato basato su un polimero di memoria di forma, che può essere riparato alla sua struttura originale sopra l'applicazione del calore locale. I risultati di questa ricerca sono stati presentati durante la sanità del futuro: L'ultima videoconferenza di promessa diMosca-Delhi delle innovazioni, che sia tenuta al centro internazionale della stampa di multimedia di Rossiya Segodnya.

I centri di discussione intorno alla possibilità di sostituzione delle parti delle ossa fratturate di piccole e grandi dimensioni come pure chirurgicamente di eliminazione dei frammenti del tessuto dell'osso che sono influenzati dai tumori maligni. Il corpo umano manca delle risorse richieste per autorigenerante un gran numero di tessuto dell'osso e quindi l'esigenza degli innesti sorge.

Se il materiale impiantato è conforme a caricamento ciclico (che accade comunemente sopra la sostituzione dell'osso spezzetta in arti, particolarmente in cosciotti), le crepe possono formarsi nel materiale. Queste crepe sono molto dure da gestire ed impossible impedire, ma è possibile creare un innesto fatto da materiale autorigenerante.

“Corrente stiamo sviluppando un approccio verso usando i materiali di memoria di forma,„ ha detto Fyodor Senatov, candidato delle scienze fisiche e matematiche e un assistente di ricerca centro di NUST a MISIS' per i materiali compositi. “Inizialmente, l'innesto ha sua propria forma definita. Quando una deformazione sembra causata da una crepa, possiamo applicare il calore ed i rendimenti materiali alla sua struttura originale. Per possedere questo effetto di memoria di forma, il polimero deve contenere sia una fase fissa (prodotto chimico o legami incrociati fisici, intrichi molecolari o interazioni intermolecolari) che una fase morbida, che è responsabile dell'elasticità entropica delle macromolecole e che permette che il materiale temporaneamente sia deformato. Immagini il materiale polimerico, da cui un innesto è fatto, come essendo una gelatina interna collocata sorgente. Poichè deformate questo pezzo di plastica, la sorgente ottiene l'interno disteso. La gelatina spessa preverrà il distacco indietreggiare. Ma se scaldiamo la gelatina, diventerà morbida e la sorgente potrà ritornare alla sua forma originale,„ Senatov ha aggiunto.

La forza motrice dietro la capacità del materiale di riparare la sua forma è il cambiamento in mobilità molecolare e sua opzione del polimero da una configurazione temporanea strutturata, seguente la deformazione, ad una configurazione thermodinamicamente favorita con il più alta entropia e meno energia interna.

Oggi, i ricercatori dai vari laboratori dappertutto stanno effettuando le prove sugli animali per studiare la possibilità di applicarsi il calore a tali innesti localmente, senza danneggiare i tessuti vicini. Per riscaldare l'innesto, i ricercatori conducono come minimo l'intervento di alta chirurgia facendo una piccola incisione per portare la guida d'onda direttamente al frammento sostituito dell'osso. Il problema principale è che la forma dell'innesto può essere riparata soltanto alle temperature sopra 50ºC, una temperatura che può danneggiare il serio danno le celle viventi. Inoltre, la temperatura che attiva l'effetto di memoria di forma è troppo alta per i polimeri che sono utilizzati negli innesti dell'osso.

Se decidiamo di rendere gli innesti più simili alle ossa, renderli capaci di resistere ai grandi caricamenti ciclici, la temperatura di riscaldamento sarà ancora più alta - circa 60-70ºC. Queste temperature, senza dubbio, distruggeranno semplicemente i tessuti vicini.

“Purtroppo, finora gli esseri umani non hanno sviluppato un materiale, che potesse sia solido che forte e cambiare la sua struttura alle temperature accettabili,„ Senatov hanno spiegato. “Penso che dobbiamo continuare sperimentare con la tecnologia riscaldamenta attenta o ottimizzare gli innesti creando i materiali compositi ed alterando la loro struttura interna. Abbiamo già “incapacità„ per i materiali come questa, ma finora possono auto-guarire soltanto a 50ºC.„

Ora i ricercatori dal centro di NUST il MISIS per i materiali compositi stanno usando i vari polimeri, pricipalmente quelli che sono bioresorbable, o biodegradabile, come base per la produzione degli innesti. Gli innesti da questi materiali possono essere utilizzati per sostituire i più piccoli frammenti dell'osso - una della maggior parte delle operazioni di in-domanda in ambulatorio orale e maxillofacial. Per la sostituzione dei frammenti più grandi dell'osso, innesti medici di uso dei professionisti fatti dal polietilene ultraelevato del peso molecolare.

La densità del polimero può essere aumentata via l'introduzione di altre particelle, quale hydroxyapatite - l'a base minerale delle ossa e dei denti. Per ottenere la temperatura necessaria, i ricercatori possono usare il calore diretto, la corrente elettrica, l'ultrasuono o un campo magnetico alternante. Per raggiungere il riscaldamento usando un campo magnetico, presentano le nanoparticelle magnetiche speciali nel polimero. Sopra l'applicazione di un campo magnetico alternante, queste particelle cominciano riscaldare e cominciano a trasferire il calore al materiale circostante. Ora i ricercatori stanno sperimentando con la composizione di questi materiali, provando ad aumentare la loro densità ed a diminuire la temperatura tenuta per scaldarli.