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Os cientistas materiais desenvolvem o cimento ortopédico auto-cura

Os cientistas materiais na universidade de Jena desenvolveram uma substituição do osso baseada no cimento do fosfato de cálcio e reforçada com as fibras do carbono. As fibras aumentam a tolerância de dano e asseguram-se de que as rachaduras no reparo material elas mesmas.

Nosso corpo pode tratar por si só muitos ferimentos e feridas. as potências Auto-curas reparam abrasões de pele e permitem os ossos de crescer para trás junto.

Contudo, os doutores frequentemente têm que emprestar uma mão amiga aos ossos do reparo após uma fractura ou devido a um defeito. Cada vez mais, os materiais da substituição do osso estão sendo usados, que restaure parcialmente ou completamente o formulário e a função do osso no local do dano.

Para assegurar-se de que tais implantes não tenham que ser substituídos ou reparado com a cirurgia extensiva no caso de dano, devem eles mesmos possuir capacidades auto-curas.

Os cientistas materiais na universidade Jena de Friedrich Schiller têm desenvolvido agora um material da substituição do osso que minimizasse a extensão de dano a ela e se reparasse ao mesmo tempo. Relatam em sua pesquisa no compartimento proeminente “relatórios científicos” da pesquisa.

Uso mìnima invasor do cimento do fosfato de cálcio

Os peritos de Jena, que colaborou com os colegas da universidade de Würzburg como parte do programa de pesquisa alemão “materiais Auto-curas” da prioridade de fundação de pesquisa, concentraram-se no que é chamado cimento do fosfato de cálcio - um substituto do osso que fosse já amplamente utilizado na medicina.

De um lado, o material estimula a formação do osso e aumenta o ingrowth de vasos sanguíneos. Por outro lado, pode ser introduzido no corpo como uma pasta em um procedimento mìnima invasor. Lá, sua maleabilidade permite que ligue pròxima à estrutura do osso.

Devido a seu alto nível da fragilidade, contudo, racha o formulário no material quando é sujeitado à carga excessiva. Estas rachaduras podem rapidamente alargar-se, desestabilizam o implante e destroem-no finalmente - similar ao concreto em construções.

Por este motivo, o cimento do fosfato de cálcio foi usado até agora principalmente nos ossos que não jogam um papel do carga-rolamento no esqueleto, por exemplo na área da boca e da maxila.”

Frank A. Müller, professor, universidade de Jena

Construindo uma ponte sobre e reenchendo rachaduras

Os cientistas materiais em Jena têm desenvolvido agora um cimento do fosfato de cálcio em que nenhuma rachaduras não se tornam dano catastrófico. Em lugar de, o material próprio sela-os. A razão para esta é as fibras do carbono que foram adicionadas ao material.

“Em primeiro lugar, estas fibras aumentam significativamente a tolerância de dano do cimento, porque constroem uma ponte sobre rachaduras como formam e impedem assim que abram mais,” Müller explicam. “Em segundo lugar, nós activamos quimicamente a superfície das fibras.

Isto significa que assim que as fibras expor encontrarem o líquido de corpo, que recolhe nas aberturas criou pelas rachaduras, um processo da mineralização é iniciado. A apatite resultante - um bloco de apartamentos fundamental de tecido do osso - fecha então a rachadura outra vez.”

Os cientistas de Jena simularam este processo em suas experiências deliberadamente danificando o cimento do fosfato de cálcio e curando o no líquido de corpo simulado.

Esta capacidade auto-cura intrínseca - e a capacidade maior do carga-rolamento associada com o reforço de fibra - poderia consideravelmente expandir as áreas em que os implantes do osso feitos do cimento do fosfato de cálcio podem ser usados, que poderia possivelmente igualmente incluir áreas do carga-rolamento do esqueleto no futuro.

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.