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Los científicos materiales desarrollan el cemento ortopédico autoregenerable

Los científicos materiales en la universidad de Jena han desarrollado un repuesto del hueso basado en el cemento del fosfato de calcio y reforzado con las fibras de carbono. Las fibras aumentan tolerancia del daño y se aseguran de que las hendiduras en la reparación material ellos mismos.

Nuestra carrocería puede tratar muchos daños y heridas por sí mismo. Las potencias autoregenerables reparan escoriaciones de piel y permiten a los huesos crecer detrás juntas.

Sin embargo, los doctores tienen que prestar a menudo una mano amiga a los huesos de la reparación después de una fractura o debido a un defecto. Cada vez más, se están utilizando los materiales del repuesto del hueso, que parcialmente o totalmente restablezca la forma y la función del hueso en el sitio del daño.

Para asegurarse de que tales implantes no tengan que ser reemplazados o ser reparados con cirugía extensa en caso de daño, deben ellos mismos poseer capacidades autoregenerables.

Los científicos materiales en la universidad Jena de Friedrich Schiller ahora han desarrollado un material del repuesto del hueso que disminuye el fragmento del daño a ella y al mismo tiempo se repara. Denuncian sobre su investigación en el alimentador prominente “partes científicos” de la investigación.

Uso como mínimo invasor del cemento del fosfato de calcio

Los expertos de Jena, que colaboró con los colegas de la universidad de Würzburg como parte del programa de investigación alemán de la prioridad del asiento de investigación “materiales autoregenerables”, concentraron en qué se llama cemento del fosfato de calcio - un reemplazo del hueso que sea ya ampliamente utilizado en remedio.

Por una parte, el material estimula la formación del hueso y aumenta el ingrowth de los vasos sanguíneos. Por otra parte, puede ser introducido en la carrocería como pasta en un procedimiento como mínimo invasor. Allí, su maleabilidad permite que ate de cerca a la estructura del hueso.

Debido a su alto nivel de fragilidad, sin embargo, quiebra la forma en el material cuando se sujeta a la carga excesiva. Estas hendiduras pueden ensanchar rápidamente, desestabilizan el implante y lo destruyen final - similar al hormigón armado en edificios.

Por este motivo, el cemento del fosfato de calcio se ha utilizado hasta ahora principal en los huesos que no desempeñan un papel portador en el esqueleto, por ejemplo en el área de la boca y de la boca.”

Frank A. Müller, profesor, universidad de Jena

Puenteando y rellenando las hendiduras

Los científicos materiales en Jena ahora han desarrollado un cemento del fosfato de calcio en el cual ninguna hendiduras no se convierten en daño catastrófico. En lugar, el material sí mismo los tapa. La razón de esto es las fibras de carbono que se han agregado al material.

“En primer lugar, estas fibras aumentan importante la tolerancia del daño del cemento, porque puentean las hendiduras como forman y evitan así que se abran más lejos,” Müller explican. “En segundo lugar, químicamente hemos activado la superficie de las fibras.

Esto significa que tan pronto como las fibras expuestas encuentren el fluído corporal, que cerco en los orificios creó por las hendiduras, se inicia un proceso de la mineralización. La apatita resultante - un bloque hueco fundamental del tejido del hueso - entonces cierra la hendidura otra vez.”

Los científicos de Jena han simulado este proceso en sus experimentos deliberadamente dañando el cemento del fosfato de calcio y curándolo en fluído corporal simulado.

Esta capacidad autoregenerable intrínseca - y la mayor capacidad portadora asociada al refuerzo de fibra - podría desplegar considerablemente las áreas en las cuales los implantes del hueso hechos del cemento del fosfato de calcio pueden ser utilizados, que podría también incluir posiblemente las áreas portadoras del esqueleto en el 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.