Seda de aranha: a chave para novos compostos de reparo ósseo!

Os pesquisadores inventaram um composto biodegradável feito de fibras de seda que pode ser usado para reparar ossos com carga fraturada sem produzir complicações como outros materiais.

Uma renderização tridimensional de um novo tipo de compósito para reparo ósseo desenvolvido pela Universidade de Niederich. O material compósito é feito de fibra de seda e fibra de ácido polilático, e mantendo a flexibilidade, é revestido com excelentes partículas biocerâmicas. Este composto biodegradável pode ajudar a curar o osso sem produzir complicações, como peças de metal.

A reparação dos principais ossos de suporte de carga, como os ossos das pernas, pode ser um processo longo e difícil.

A reparação dos principais ossos de suporte de carga, como os ossos das pernas, pode ser um processo longo e difícil.

Para facilitar os reparos, os médicos às vezes instalam uma placa de metal para apoiar o osso quando ele está se curando. Mas isso pode ser um problema. Alguns metais injetam íons no tecido circundante, o que causa inflamação e irritação. Além disso, o metal também é muito duro. Se uma placa de metal estiver sujeita a cargas excessivas nas pernas, os novos ossos podem ficar mais frágeis e mais propensos a fraturar.

A fim de encontrar uma solução para este problema, o cientista material e engenheiro biomédico Professor Mei Wei virou-se para aranhas e traças para inspiração. Wei está particularmente preocupado com a fibroína de seda, uma proteína encontrada nas fibras de seda das aranhas e mariposas, conhecida por sua boa tenacidade e resistência à tração.

A comunidade médica há muito tempo sabe da existência da fibroína da seda. Devido à sua alta resistência e boa biodegradabilidade, é um componente comum de suturas médicas e engenharia de tecidos. No entanto, ninguém tentou torná-lo um material polimérico denso, e Wei sabia que a fibroína de seda era a chave se ela queria fazer um dispositivo melhor para reparar ossos com carga fraturada.

Em colaboração com o Prof. Dianyun Zhang, engenheiro mecânico da Universidade de Connecticut, o laboratório do Prof. Wei começou a testar a fibroína de seda em vários materiais compostos, encontrando a combinação certa e a proporção de diferentes materiais para obter a melhor resistência e flexibilidade. Sexo. A nova composição, claro, precisa de sua alta resistência. Dureza. No entanto, não precisa ser muito alto. Se a dureza for muito alta, inibirá o crescimento de ossos densos. Ao mesmo tempo, o material composto precisa ser flexível para que o paciente possa curar o osso enquanto mantém sua amplitude natural de movimento e movimento.

Após dezenas de testes, Wei e Zhang descobriram o que procuravam. O novo material composto consiste de fibras de filamentos e fibras de ácido polilático (um termoplástico biodegradável feito de amido de milho e cana de açúcar), impregnado em solução, e cada solução é revestida com hidroxiapatita. Partículas cerâmicas microbianas finas (minerais de fosfato de cálcio encontrados em dentes e ossos). As fibras revestidas foram então colocadas em camadas numa pequena armação de aço e pressionadas numa haste compósita densa num molde de compressão quente.

Em um estudo recente publicado no "Comportamento Mecânico de Materiais Biomédicos", Wei relatou que compostos biodegradáveis de alto desempenho exibem alta resistência e boa flexibilidade, que é o mesmo tipo de biomateriais na literatura. O maior valor já registrado. Além disso, seu desempenho se tornará ainda melhor.

Wei, que também é um reitor associado da Escola de Engenharia e tem se dedicado à pesquisa e pós-graduação, disse: “Nossos resultados mostram que este novo tipo de material compósito tem alta resistência e flexibilidade, mas achamos que se pode fazer todos os componentes Para atingir nosso objetivo, obteremos melhores resultados ".

O novo material compósito também possui tenacidade. Os fêmures de adultos e idosos podem levar meses para cicatrizar. O material composto desenvolvido pelo laboratório de Wei completou seu trabalho e começou a se degradar um ano depois. Nenhuma remoção cirúrgica é necessária.

Juntando-se à equipe de pesquisadores de Wei e Zhang estão Bryant Heimbach, estudante de doutorado e cientista de materiais na Wei Lab e Beril Tonyali, da UConn, que estuda ciências de materiais e engenharia.

A equipe começou a testar novos derivados de compósitos, incluindo aqueles que usam a forma de cristal único de hidroxiapatita para compostos mais resistentes, e uma mudança para uma mistura de revestimento para torná-lo mais pesado nos ossos. Propriedades mecânicas maximizadas