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Os pesquisadores desenvolvem o método novo que poderia aumentar a longevidade dos quadris artificiais

Os pesquisadores da engenharia mecânica desenvolveram um método que poderia estender a vida de um quadril artificial adicionando uma disposição de recortes microscópicos que aumentam a espessura de um filme de lubrificação em sua superfície.

A “lubrificação joga um papel chave no processo do desgaste da relação comum implantada,” disse Zou mínimo, professor da engenharia mecânica. “Mas este mecanismo é desafiante compreender devido à natureza complexa do líquido viscoso usado para a lubrificação. Nosso estudo revela resultados prometedores para compreender este mecanismo melhor e significativamente melhorar implantes.”

Todos os anos nos Estados Unidos, os cirurgiões ortopédicos executam mais de 300.000 quadril-substituições, incluindo aproximadamente 36.000 cirurgias da revisão quando uma substituição gasta. Embora há diversos factores ambientais que afectam a saúde e a longevidade dos quadris artificiais, estes implantes duram uma média de 15 a 20 anos. Contudo, sobre a metade de todas as cirurgias da quadril-substituição são executados em pacientes entre as idades de 45 e de 64, os povos que poderiam viver outros 25 ou 30 anos.

os procedimentos da Quadril-substituição envolvem a remoção cirúrgica e a substituição artificial da cabeça femoral - a parte superior do fémur, ou osso da coxa - e da peça da pelve chamada o acetabulum, uma superfície côncava em que a cabeça femoral cabe. Muitos povos referem esta junção como uma bola e soquete - cabeça femoral que actua como a bola e o acetabulum como o soquete.

Uma razão principal para a falha da junção artificial - e assim a necessidade para a cirurgia da revisão - é um afrouxamento da ligação entre o implante e o osso, que é causado em muitos casos pela resposta auto-imune do corpo às partículas e ao desgaste na superfície do implante, assim como da toxicidade dos íons metálicos liberados no corpo devido a este desgaste.

Para endereçar este problema, os pesquisadores focalizam em um filme de lubrificação que formulários entre as superfícies de interacção da cabeça femoral e o acetabulum. Este filme é criado por um lubrificante natural chamado o líquido synovial, que é produzido e liberado pela cartilagem. Embora a cartilagem seja removida igualmente durante a cirurgia da quadril-substituição, o corpo produz bastante líquido synovial para formar uma camada fina entre os implantes. A formação deste filme após a cirurgia e especialmente sua espessura determina o sucesso a longo prazo do implante.

O U da experiência de A foi projectado por Dipankar Choudhury, companheiro cargo-doutoral no centro para engenharia de superfície avançada, e executado no sentido de Zou, que é director do centro. Seus resultados foram publicados no jornal do comportamento mecânico de materiais biomedicáveis.

Um pouco do que o líquido synovial de manipulação, em que a maioria de pesquisa da prótese do quadril focaliza, Zou e em Choudhury simulou a superfície textured da cartilagem, de suas “diferenças convergentes assim chamadas,” ou das ondulações naturais, que promovem a secreção do líquido synovial e aumentam a espessura do filme de lubrificação.

Zou e Choudhury projectaram os recortes do quadrado, os triangulares e elíptico-dado forma na superfície das cabeças femorais artificiais. (As imagens ampliadas se assemelham à superfície de uma bola de golfe.) Estas prótese foram feitas do cromo, do cobalto e do molibdênio, a liga metálica padrão para implantes da quadril-substituição. Os recortes, fabricados com um laser do picosegundo por um colaborador em Japão, eram 20 a 50 micrômetros largos e 0,2 a 1 micrômetros profundos.

Então, colaborando com um grupo de investigação em República Checa, Zou e Choudhury juntaram-se às peças protéticas e executaram-se testes do desgaste e da fricção com um pêndulo que simulasse o movimento de balanço de um pé humano. Quando o pêndulo retornou à posição de equilíbrio - depois que o filme do lubrificante teve plenamente desenvolvido - espessura significativamente aumentada revelada resultados da análise do filme. Comparado às prótese não-ondeadas, todas as três formas melhoraram a espessura de filme do lubrificante. As prótese com quadrado e os recortes triangular-dados forma demonstraram uma espessura de filme média do lubrificante 3,5 vezes maiores do que a prótese não-ondeada.

A prótese com recortes quadrado-dados forma formou seu filme do lubrificante menos do que um segundo depois que o pêndulo começou se mover, muito mais rapidamente do que todas prótese restantes, incluindo aquelas com os recortes feitos de outras formas. Isto demonstrou claramente que a forma teve um efeito significativo, Choudhury disse.

“Também, mal todos os riscos apareceram na prótese cargo-experimental com disposições quadrado-dadas forma da ondulação, e somente alguns riscos foram encontrados na prótese com disposições triangular-dadas forma da ondulação,” disse Zou. “Nós pensamos que as prótese com ondulações quadrado-dadas forma poderiam ser uma solução potencial para bens, articulações da bacia artificiais longo-duráveis.”

Zou desenvolveu recentemente processos para fabricar micro-ondulações menores das várias formas complexas, que são esperadas diminuir mais a fricção e o desgaste das junções protéticas.