I ricercatori di PolyU progettano la nuova impalcatura dell'auto-installazione per indurre la rigenerazione dell'osso

I ricercatori dall'università politecnica di Hong Kong (PolyU) hanno progettato e da costruzione un'impalcatura d'esecuzione alta dell'osso dell'auto-installazione combinando una schiuma di memoria di forma e un hydroxyapatite (la componente minerale principale del tessuto dell'osso). Può impiantare sicuro e convenientemente nei difetti dell'osso ed indurre la rigenerazione dell'osso, così migliorando il ripristino delle lesioni e delle fratture dell'osso. Aggiornata, nessun'impalcatura dell'osso nel servizio commerciale possiede tale effetto dell'auto-installazione di memoria di forma.

I ricercatori di PolyU hanno sviluppato un'impalcatura novella dell'auto-installazione che può essere sicuro ed impiantato convenientemente nell'osso diserta ed inducono la rigenerazione dell'osso. Il gruppo piombo dal professor Hu Jinlian (centro) e dal Dott. Xie Ruiqi (ha andato) dall'istituto dei tessili e abbigliamenti e dal Dott. Guo Xia (destra) dal dipartimento delle scienze di ripristino.

Malgrado la capacità a ricupero dell'osso, dato che i grandi difetti dell'osso dovuto le resezioni del tumore dell'osso o le fratture severe, osso che innesta gli ambulatori (autoinnesti o documenti non autografo) sono richiesti sempre per orchestrare la rigenerazione dell'osso. Con la frattura che diventa una preoccupazione mondiale aumentante di salubrità, particolarmente per le società invecchianti, come migliorare l'innesto del trattamento o indurre la rigenerazione dell'osso efficacemente, così per contribuire ad alleviare la sofferenza e per diminuire le spese mediche della società, si è trasformata in in una sfida aumentante per gli scienziati. Catturando le fratture del cinorrodo da osteoporosi come esempio, un il ultimo studio ha aggettato che il numero dei nuovi casi annuali in Hong Kong, di 9.590 questo anno, sarà triplicato da ora al 2050; mentre la Malesia e Singapore raggiungeranno 3,5 volte durante il periodo.

Un campo di promessa esplorato dagli scienziati di assistenza tecnica del tessuto è di sviluppare un'impalcatura dell'osso quale può fungere da modello per rigenerazione veloce del tessuto e può essere utilizzato nell'operazione come minimo dilagante in modo da diminuire il soggiorno dell'ospedalizzazione ed il rischio di infezione. L'impalcatura novella sviluppata dal gruppo dei ricercatori di PolyU, piombo dal professor Hu Jinlian (ricercatore principale) e dal Dott. Xie Ruiqi dall'istituto dei tessili e abbigliamenti e dal Dott. Guo Xia dal dipartimento delle scienze di ripristino, ha offerto l'innovazione di promessa. Il gruppo ha collaborazione vicina con l'università di Sichuan nella coltura cellulare e l'animale che modella per la ricerca.

Caratteristiche dell'impalcatura novella dell'osso di PolyU

L'impalcatura novella fatta della schiuma di poliuretano di memoria di forma (un tipo di materia plastica) e delle nano-particelle (HA) del hydroxyapatite è caratterizzata dal suo effetto notevole dell'auto-installazione. Come materiale di memoria di forma, l'impalcatura può essere compressa a 0°C, essere impiantata con forma compatta alla temperatura ambiente ed essere recuperato alla sua forma originale completamente a 40°C. L'impalcatura può riempire così perfettamente i difetti irregolari dell'osso. Le temperature temporanee, con intervallo vicino alle temperature fisiologiche del corpo umano, egualmente migliorano la possibilità di utilizzare l'impalcatura come minimo nell'intervento di alta chirurgia.

L'impalcatura dell'auto-installazione possiede una struttura altamente porosa con i pori collegati per concedere a celle la migrazione e la formazione di nuovi tessuti. La dimensione media del poro dell'impalcatura è μm 670 (diametro dei capelli umani è μm intorno 100), che è vicino a quello dell'osso trabecular (il livello interno di osso) e così imita in vivo il microenvironment reale. La struttura ottimale dell'impalcatura è intorno 60% dei vuoti dello spazio.

La resistenza meccanica dell'impalcatura può nè essere troppo bassa (può causare la deformazione o l'arresto) nè troppo su (può diminuire la densità del tessuto circostante dell'osso). La resistenza alla compressione dell'impalcatura dell'auto-installazione sviluppata PolyU è progettata a 13.6MPa (Megapascal), che è comparabile a quello dell'osso trabecular. Le prove di laboratorio egualmente indicano che l'impalcatura dell'auto-installazione è biocompatibile e non ha citotossicità.

Studio sugli animali su rigenerazione dell'osso

“Il nostro gruppo di ricerca ulteriore ha esaminato la prestazione dell'impalcatura dell'auto-installazione nella facilitazione della rigenerazione dell'osso con uno studio femorale di difetto del coniglio. I risultati indicano che la nostra impalcatura ha sormontato gli svantaggi delle impalcature tradizionali del polimero ed ha grande potenziale per rigenerazione dell'osso,„ ha detto il professor Hu.

Nello studio sugli animali, 18 conigli con un osso femorale disertano in ogni ginocchio, componente complessivamente 36 lesioni, sono stati divisi nel gruppo sperimentale e nel gruppo di controllo.

I difetti dell'osso dei conigli nel gruppo sperimentale sono stati impiantati con le impalcature dell'auto-installazione (con la dimensione originale intorno a 5% più grande dei difetti dell'osso) compresse ad intorno 50% della loro dimensione originale. Dopo l'avviamento con 40°C salino, le impalcature si sono espante dalla forma compressa per riempire il difetto in 60 secondi. I difetti dell'osso nel gruppo di controllo sono stati lasciati non riempiti.

Dodici settimane dopo l'ambulatorio, il gruppo sperimentale video il ingrowth più veloce del tessuto dell'osso nel volume. C'era 46% del ingrowth dell'osso, o la proporzione di difetti di totale che sono riparati. Al contrario, il gruppo di controllo ha avuto soltanto 24%.

L'impalcatura dell'auto-installazione è stata provata che induce la formazione di osteoblasts e di vasi sanguigni, che sono responsabili della sintesi del tessuto dell'osso. Nel gruppo sperimentale, 12 settimane dopo l'ambulatorio, il numero dei germogli neovascular si è sviluppato sulle impalcature era 4 volte di quello nel gruppo di controllo. Inoltre, 5% della superficie dell'osso è stato coperto dai osteoblasts nel gruppo sperimentale mentre il gruppo di controllo non ha registrato quasi osteoblast.

In conclusione, l'impalcatura novella di memoria di forma sviluppata da PolyU presenta i vantaggi di:

  • essendo impiantando via l'operazione come minimo dilagante;
  • auto-adattamento e auto-installazione;
  • struttura ottimale per la ricostruzione dell'osso;
  • biocompatibilità piena; e
  • beni meccanici ottimali.

Sorgente: https://www.polyu.edu.hk/web/en/media/media_releases/index_id_6565.html