Mikrolaineahjus soojendamine parandab tehisluud

Mikrolaineahjus soojendamine parandab tehisluud
Mikrolaineahjus soojendamine parandab tehisluud
Anonim

Lõuna-Korea teadlaste toodetud kunstlik luukarkass võib parandada luukahjustuste ja defektide ravi luusiirikute abil.

Traditsiooniliselt nõuab luusiirikute materjal siirdamist kas patsiendi teisest luust või doonorilt. Kunstlikud siirikud pakuvad lihtsamat ja vähem riskantset protsessi, pakkudes kunstlikku karkassi, millel luurakud saavad kasvada. Ideaalsete omadustega materjali väljatöötamine on aga osutunud keeruliseks. Loodusliku luu struktuur tagab optimaalse kompromissi kaalu ja tugevuse vahel ning looduslik karkass on poorne, et võimaldada luurakkude sissekasvamist.Ideaalne kunstlik asendaja taaslooks kõik need aspektid.

Soonchunhyangi ülikooli professori Lee Byong Taeki juhitud uurimisrühm on loonud tehiskarkassi, mis jäljendab täpselt väikeste luude, näiteks sõrmede ja varvaste luude struktuuri. Praeguses ajakirja Science and Technology of Advanced Materials väljaandes kirjeldatakse, kuidas karkass võimaldab ka luurakkude tõhusat kasvu selle pinnal, täites seeläbi nii tugevuse kui ka biosobivuse kriteeriumid, mida on vaja patsientidel kasutada.

Selle saavutamiseks kasutasid teadlased kahe erineva materjali eeliseid. Mõlemad olid kunstluus juba kasutatud keraamika, millest igaühel oli erinevad eelised. Esimene neist oli hüdroksüapatiit, k altsiumfosfaadil põhinev materjal, mis on loodusliku luu peamine koostisosa. Kui hüdroksüapatiit soodustab luurakkude sissekasvu, siis kui see on poorne nagu loomulik luu, on see mehaaniliselt nõrk. Teine materjal, tsirkooniumdioksiid, on tugevam, kuid sellel ei kasva rakud.Uuel karkassil on kihiline struktuur: hüdroksüapatiit välispindadel rakkude kasvu soodustamiseks ja tsirkooniumdioksiid selle all, et anda tugevust.

Varasemad katsed luua sarnaseid komposiitkonstruktsioone on kannatanud, kuna traditsiooniline keraamika tootmisprotsess nõuab kuumutamist ülikõrgetele temperatuuridele ning erinevate materjalide ebaühtlane paisumine võib põhjustada pragunemist. Mikrolainete kasutamine kuumutamisel võimaldas teadlastel toota stabiilsemat karkassi ning hüdroksüapatiidi ja tsirkooniumdioksiidi vaheline gradientkiht, millel olid vahepealsed omadused, leevendas erineva paisumise mõju.

Lõpliku karkassi ja rakkude koostoime hindamiseks inkubeeris meeskond rakke esm alt keraamika juuresolekul ja testis kasvu geneetilisi markereid. Nad ei leidnud mingit erinevust võrreldes kontrolltingimustes kasvatatud rakkudega, mis tähendab, et keraamika ei takistanud rakkude kasvu.

Et testida, kuidas rakud karkassil endal kasvavad, inkubeeris meeskond kultiveeritud luurakke selle pinnal erineva pikkusega aja jooksul.Pinna külge kinnitunud rakud 30 minuti jooksul ja mitme päeva jooksul jätkasid nende kasvu ja jagunemist. Nädala pärast katsid rakud karkassi pinna ja täitsid peaaegu keraamilise struktuuri poorid.

See ühilduvus rakkude kasvuga tähendab, et koos komposiitstruktuuri pakutava tugevusega vastab uus tehisluu kunstliku siiriku nõuetele paremini kui praegused võimalused.

Populaarne teema