ابریشم عنکبوت کلید ترمیم استخوان

محققان دانشگاه کانتیکت (UConn) یک کامپوزیت زیست تخریب پذیر ساخته شده از الیاف ابریشم ایجاد کرده اند که بر این باورند که می تواند برای ترمیم شکستگی استخوان های اتکایی بدون عوارضی که گاهی اوقات توسط سایر مواد تولید شود، مورد استفاده قرار بگیرد.

تیم تحقیقاتی توضیح می دهد: “ترمیم و بهبود استخوان های بزرگ تحمل کننده وزن بدن، مانند کسانی که در استخوان پا دچار شکستگی شده اند ،می تواند یک روند طولانی و ناراحت کننده باشد.” “برای تسهیل روند بهبود، پزشکان ممکن است یک صفحه فلزی (پلاتین)را نصب کنند تا از استخوان در روند بهبود محافظت کند. با این حال می تواند مشکل ساز باشد. برخی از فلزات یونها را در بافت های اطراف پخش می کنند و موجب التهاب و تحریک می شوند. فلزات نیز بسیار سفت هستند. اگر یک ورق فلزی بار بیش از حد در پا داشته باشد، استخوان جدید ممکن است ضعیف تر شود و به شکست مجدد منجر شود. “

پروفسور می وی و دانشمند مواد و مهندسی زیست پزشکی، به دنبال یک راه حل برای این مشکل، به عنکبوت و پروانه برای الهام بخشی در این موضوع استفاده کرده اند. به طور خاص، وی بر روی فیبرین ابری، پروتئین موجود در الیاف ابریشمی که در عنکبوت ها و پروانه ها شناخته شده است به علت سختی و استحکام کششی آن، متمرکز شده است.
جامعه پزشکی به مدت طولانی از فیبرین ابریشمی آگاه است چراکه به علت قدرت و قابلیت تجزیه زیستی آن یک جزء رایج در بخیه های پزشکی و مهندسی بافت است.
دانیان ژانگ، استاد دانشکده UConn، مهندسین مکانیک و درهمکاری با آزمایشگاه وی با استفاده از اشکال مختلف کامپوزیتی فیبرین ابریشم را آزمایش کرده اندتا به ترکیب مناسب و نسبت مواد مختلف برای دستیابی به قدرت و انعطاف پذیری مطلوب برسند.

کامپوزیت جدید نیاز به قوت و سفتی نه چندان زیاد نیاز داشت ، به طوری که مانع از رشد چگالی استخوان نشود. در عین حال، کامپوزیت نیاز به انعطاف پذیری داشت تا به بیماران اجازه دهد که محدوده طبیعی حرکت و تحرک خود را حفظ کنند در حالی که استخوان بهبود می یافت.

کامپوزیت جدید شامل الیاف ابریشمی طولانی و الیاف پلی اتیلن اسید – یک ترموپلاستیک زیست تخریب پذیر مشتق شده از ذرت ذرت و نیشکر – است که در محلول قرار می گیرند که هر کدام با ذرات بایوسرامیک خوب ساخته شده از هیدروکسی آپاتیت (کانی فسفات کلسیم موجود در دندان ها و استخوان ها) هستند.سپس فیبرهای پوشش داده شده در لایه ها بر روی قاب فولادی کوچک قرار می گیرند و در یک قالب فشرده سازی گرم در یک نوار کامپوزیت متراکم می شوند.

در مطالعه ای که اخیرا در مجله رفتار مکانیکی مواد بیولوژیکی منتشر شده است، Wei گزارش می دهد که کامپوزیت زیست تخریب پذیر با کارایی بالا ویژگی های انعطاف پذیری و استحکام بالا را نشان می دهد که یکی از بالاترین مواردی است که برای مواد مشابه بایو جذب تابحال ثبت شده است.
وی گفت: “نتایج ما واقعا از لحاظ قدرت و انعطاف پذیری بسیار بالا است، اما ما احساس می کنیم که اگر بتوانیم هر مولفه ای را برای انجام کاری که می خواهیم انجام دهیم، می توانیم حتی به نتایح بهتر و عملکرد بالاتری برسیم.”

کامپوزیت های ساخته شده پس بکارگیری در بدن نیاز به عمل جراحی مجدد جهت بیرون آوردن از بدن بیمار نداشته و خود به خود در بدن جذب می شوند.
این تیم در حال حاضر آزمایش مشتقات جدید کامپوزیت را آغاز کرده است، از جمله آنهایی که یک فرم کریستال هیدروکسی آپاتیت را برای قدرت بیشتر و یک تغییر مخلوط پوشش می دهند تا خواص مکانیکی آن برای استخوان هایی که وزن بیشتری دارند به حداکثر برسد.


پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *