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Los investigadores desarrollan el material autoregenerable para los implantes del hueso

Los investigadores del centro para los materiales compuestos en la universidad de ciencia y tecnología nacional MISiS (NUST MISIS) tienen recientemente desarrollado un material autoregenerable para los implantes del hueso. El material fue basado en un polímero de memoria de forma, que se puede restablecer a su estructura original sobre el uso del calor local. Las conclusión de esta investigación fueron presentadas durante la atención sanitaria del futuro: La última videoconferencia prometedora de Moscú-Delhi de las innovaciones, que fue llevada a cabo en el centro internacional de la prensa de las multimedias de Rossiya Segodnya.

Los centros de la discusión alrededor de la posibilidad de reemplazar las piezas de los huesos fracturados de tallas pequeñas y grandes, así como quirúrgico de quitar los fragmentos del tejido del hueso que son afectados por los tumores malos. El cuerpo humano falta los recursos requeridos para autoregenerable una gran cantidad de tejido del hueso y por lo tanto la necesidad de implantes se presenta.

Si el material implantado está conforme al cargamento cíclico (que suceso común sobre el repuesto del hueso hace fragmentos en limbos, especialmente en tramos), las hendiduras pueden formar en el material. Estas hendiduras son muy duras de manejar e imposible prevenir, pero es posible crear un implante hecho del material autoregenerable.

“Estamos desarrollando actualmente una aproximación hacia usar los materiales de la memoria de la forma,” dijo a Fyodor Senatov, candidato de ciencias físicas y matemáticas y asistente de investigación en centro de NUST MISIS' para los materiales compuestos. “Inicialmente, el implante tiene su propia forma definida. Cuando una deformación aparece causada por una hendidura, podemos aplicar calor y los retronos materiales a su estructura original. Para poseer este efecto de memoria de forma, el polímero debe contener una fase fija (substancia química o reticulaciones físicas, alambradas moleculares o acciones recíprocas intermoleculares) y una fase suave, que es responsable de la elasticidad entrópica de macromoléculas y permite que el material sea deformado temporalmente. Imagínese el material polimérico, del cual se hace un implante, como siendo una gelatina interior colocada muelle. Pues usted deforma este pedazo de plástico, el muelle consigue estirado fuera dentro. La gelatina gruesa evitará que el muelle retroceda. Pero si calentamos la gelatina hacia arriba, llegará a ser suave, y el muelle podrá volver a su forma original,” Senatov agregó.

La fuerza impulsora detrás de la capacidad del material de restablecer su forma es el cambio en la movilidad molecular y su interruptor del polímero de una configuración temporal más estructurada, siguiendo la deformación, a una configuración termodinámico favorecida con una entropía más alta y menos energía interna.

Hoy, los investigadores de diversos laboratorios por todo el mundo están realizando pruebas en animales para estudiar la posibilidad de aplicar calor a tales implantes localmente, sin el daño de los tejidos vecinos. Para calentar hacia arriba el implante, los investigadores conducto como mínimo cirugía invasor haciendo una pequeña incisión para traer el guía de ondas directamente al fragmento reemplazado del hueso. El mayor problema es que la forma del implante se puede restablecer solamente en las temperaturas encima de 50ºC, una temperatura que pueda causar daño grave a las células vivas. Por otra parte, la temperatura que activa el efecto de memoria de forma es demasiado alta para los polímeros que se utilizan en implantes del hueso.

Si decidimos hacer los implantes más similares a los huesos, hacerlos capaces de soportar grandes cargas cíclicas, la temperatura de calefacción será incluso más alta - sobre 60-70ºC. Estas temperaturas, sin una duda, destruirán simple los tejidos vecinos.

“Lamentablemente, los seres humanos no han desarrollado hasta ahora un material, que puede sólido y fuerte y cambiar su estructura bajo temperaturas aceptables,” Senatov explicaron. “Pienso que tendremos que guardar el experimentar con tecnología de calefacción cuidadosa u optimizar los implantes creando los materiales compuestos y alterando su estructura interna. Tenemos ya “torpeza” para los materiales como esto, pero pueden uno mismo-curar hasta ahora solamente en 50ºC.”

Ahora los investigadores del centro de NUST el MISIS para los materiales compuestos están utilizando los diversos polímeros, principal los que sean bioresorbable, o biodegradable, como asiento para la producción de implantes. Los implantes de estos materiales se pueden utilizar para reemplazar fragmentos más pequeños del hueso - una de la mayoría de las operaciones de la en-demanda en cirugía oral y maxilofacial. Para reemplazar fragmentos más grandes del hueso, implantes médicos del uso de los profesionales hechos del polietileno ultraalto del peso molecular.

La densidad del polímero se puede aumentar vía la introducción de otras partículas, tales como hydroxyapatite - el con base mineral de huesos y de dientes. Para obtener la temperatura necesaria, los investigadores pueden utilizar calor directo, la corriente eléctrica, el ultrasonido o un campo magnético de alternancia. Para lograr la calefacción usando un campo magnético, introducen nanoparticles magnéticos especiales en el polímero. Sobre el uso de un campo magnético de alternancia, estas partículas comienzan a calentar y comienzan a transferir calor al material circundante. Ahora los investigadores están experimentando con la composición de estos materiales, intentando aumentar su densidad y reducir la temperatura requerida para calentarlos hacia arriba.