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Les scientifiques matériels développent le ciment osseux autocuratif

Les scientifiques matériels à l'université d'Iéna ont développé un remontage d'os basé sur la colle de phosphate de calcium et renforcé avec des fibres de carbone. Les fibres augmentent la tolérance des dégâts et s'assurent que les fissures dans le réglage matériel elles-mêmes.

Notre fuselage peut traiter beaucoup de lésions et de blessures tout seul. Les pouvoirs autocuratifs réparent des abrasions de peau et permettent à des os de se développer de retour ensemble.

Cependant, les médecins souvent doivent prêter un coup de main aux os de réglage après une fracture ou en raison d'une défectuosité. De plus en plus, des matériaux de rechange d'os sont employés, que remettez partiellement ou complet la forme et le fonctionnement de l'os au site des dégâts.

Pour s'assurer que de tels implants ne doivent pas être remontés ou réparés par la chirurgie considérable en cas des dégâts, ils devraient eux-mêmes posséder des capacités autocuratives.

Les scientifiques matériels à l'université Iéna de Friedrich Schiller ont maintenant développé un matériau de rechange d'os qui réduit à un minimum l'ampleur des dégâts à elle et se répare en même temps. Ils rendent compte de leur recherche dans le magasin important « états scientifiques » de recherches.

Utilisation d'une façon minimum invasive de la colle de phosphate de calcium

Les experts d'Iéna, qui a collaboré avec des collègues de l'université de Würzburg en tant qu'élément du programme de recherche allemand prioritaire de fondation de recherches « matériaux autocuratifs », concentrée sur ce qui est la colle appelée de phosphate de calcium - un substitut osseux qui est déjà très utilisé en médicament.

D'une part, le matériau stimule l'ossification et augmente la pénétration des vaisseaux sanguins. D'autre part, il peut être introduit dans le fuselage comme pâte dans d'une façon minimum une chirurgie invasive. Là, sa malléabilité lui permet de gripper attentivement à la structure osseuse.

En raison de son niveau élevé de fragilité, cependant, fissure la forme dans le matériau quand elle est soumise à la charge excessive. Ces fissures peuvent rapidement s'élargir, déstabilisent l'implant et le détruisent éventuel - assimilé au béton sur des constructions.

Pour cette raison, la colle de phosphate de calcium a été jusqu'ici principalement employée sur les os qui ne jouent pas un rôle porteur dans le squelette, par exemple dans l'endroit de bouche et de maxillaire. »

Frank A. Müller, professeur, université d'Iéna

Jetant un pont sur et remplissant des fissures

Les scientifiques matériels à Iéna ont maintenant développé une colle de phosphate de calcium en laquelle aucune fissure ne se développe en dégâts catastrophiques. Au lieu de cela, le matériau lui-même les scelle. La raison de ceci est des fibres de carbone qui ont été ajoutées au matériau.

« Premièrement, ces fibres augmentent de manière significative la tolérance des dégâts de la colle, parce qu'elles jettent un pont sur des fissures pendant qu'elles les forment et empêchent ainsi de s'ouvrir davantage, » Müller explique. « Deuxièmement, nous avons chimiquement activé la surface des fibres.

Ceci signifie que dès que les fibres exposées rencontreront le liquide organique, qui se rassemble en ouvertures a produit par les fissures, un procédé de minéralisation est commencé. L'apatite donnante droit - un synthon principal de tissu osseux - ferme alors la fissure de nouveau. »

Les scientifiques d'Iéna ont simulé ce procédé dans leurs expériences en endommageant délibérément la colle de phosphate de calcium et en la guérissant en liquide organique simulé.

Cette capacité autocurative intrinsèque - et la capacité porteuse plus grande liée au renforcement par fibres - pourrait considérablement augmenter les endroits dans lesquels des implants d'os faits de colle de phosphate de calcium peuvent être utilisés, qui pourrait probablement également comprendre des endroits porteurs du squelette à l'avenir.

Source:
Journal reference:

Boehm, A. V., et al. (2020) Self-healing capacity of fiber-reinforced calcium phosphate cements. Scientific Reports. doi.org/10.1038/s41598-020-66207-2.