Блог

Nov 18, 2023

Яичная скорлупа

Ученые Центра Национального университета науки и технологий им.

Ученые Центра композиционных материалов НИТУ «МИСиС» в России разрабатывают новый биоактивный полимер-керамический композит, полученный из яичной скорлупы, который можно использовать для лечения травм черепа и других хирургических операций на костях.

Кость настолько распространена, что ее легко принять как должное, но это не значит, что это не замечательный материал. Одним из доказательств этого является то, что после более чем столетия интенсивных усилий ученые не смогли придумать синтетическую версию для хирургического применения, которая работала бы так же хорошо, как оригинал.

Простой пример: в случаях, когда часть черепа необходимо заменить из-за перелома или врожденного дефекта, из-за которого часть черепа становится опасно тонкой, обычной процедурой является замена поврежденной или дефектной части черепа. кость с костью из металла, пластика или керамики. Но ни один из них на самом деле не подходит для этой работы.

Частично проблема механическая. Искусственная пластина может быть слишком мягкой или слишком хрупкой, слишком податливой или слишком жесткой, склонной к изменению своей формы при изменении температуры или трудно поддающейся формированию и подгонке по размеру. Другое дело, что большинство этих материалов биоинертны. То есть они не взаимодействуют с живой тканью. Это сделано намеренно, поскольку хирурги не хотят вставлять в тела людей имплантаты, которые могут вызвать инфекции или отторжение тканей. К сожалению, это также означает, что эти имплантаты не могут стать частью тела и действовать как естественный компонент.

Чтобы преодолеть эту проблему, команда НИТУ «МИСиС» изучила синтетический полимер под названием полиметилметакрилат (ПММА), который обычно используется в качестве костного цемента из-за его прочности и свойств самоотверждения. К сожалению, ПММА не оптимален, поскольку он биоинертен, но команда изменила это, добавив силикатную биокерамику, называемую диопсидом, которую получают из яичной скорлупы.

По словам команды, диопсид относительно нетоксичен, биоразлагаем и может стимулировать рост костной ткани поблизости, поэтому имплантат может в конечном итоге слиться с костью, а не просто приклеиться к ней.

«Яичная скорлупа полезна для здоровья, например, способствует минерализации и росту костей, лечению остеопороза и поэтому используется в качестве костного трансплантата», — говорит Инна Булыгина, аспирант кафедры биоматериаловедения НИТУ «МИСиС». «Мы внедрили экономически эффективный подход к переработке биоотходов для улучшения качества жизни пациентов с заболеваниями костей. Для производства композитов использовался диопсид, полученный из яичной скорлупы».

Команда создала пористый композитный материал ПММА/диопсид с помощью метода литья в растворитель, при котором термопластичный полимер формируется путем многократного погружения формы в раствор полимера, оставляя после себя слои пленки. Различные образцы материала были изготовлены с содержанием диопсида 25, 50 и 75 процентов.

«Образцы, содержащие 50 процентов диопсида, показали лучший результат — они продемонстрировали четырехкратное увеличение прочности на сжатие, а после четырех недель испытаний in vitro показали хорошую способность откладывать костные минералы на своей поверхности», — говорит Раджан Чоудхари. , постдокторант. «В то же время мы обнаружили, что механические свойства полученных пористых композитов соответствуют свойствам губчатой ​​кости человеческого организма».

Исследование было опубликовано в Журнале азиатских керамических обществ.

Источник: Национальный университет науки и технологий.