Badacze Jose Ramon Sarasua oraz Aitor Larrañaga z wydziału inżynierii materiałowej na UPV/EHU-University zajmują się badaniem nowych materiałów, bądź implantów będących w obszarze zainteresowania medycyny, a zwłaszcza przy naprawie kości. Ostatnio zmierzyli efekt, jaki ma bioszkło na rozkład termiczny polimerów znajdujących zastosowanie w ww. dziedzinie.
Implanty wykonane z biodegradowalnych polimerów
Szczypta teorii
Kości są zdolne do autoregeneracji tylko, gdy odniosły niewielkie uszkodzenia. Jeżeli stopień zniszczenia jest zbyt duży, dochodzi wtedy do utracenia tej możliwości. Przy poważniejszych złamaniach należy pomóc kościom. Jak? Jeszcze w dzisiejszych czasach uciekamy się do wstawiania metalowych gwoździ lub innych elementów, które należy potem wyjąć. Celem tych nowych materiałów czy implantów jest możliwość zapobiegnięcia ich ekstrakcji. Ale chwila! Zanim użyjemy cokolwiek w aplikacji terapeutycznej, musimy to przetestować pod względem wielu aspektów. Wykorzystane materiały powinny być biokompatybilne, innymi słowy nie szkodzić komórkom, ani całemu organizmowi. Kolejnym wymaganiem jest biodegradowalność, czyli prosta zamiana na metaboliczne produkty, które nie są toksyczne. W niniejszym artykule pominę zagadnienia wytrzymałości mechanicznej i wymogu nieskomplikowanego charakteru procesu produkcji jako równie ważnych.
Materiały szyte na miarę
Skoro już wszystko wiemy, przejdźmy zatem do czynu. Badacze syntezują i kształtują bioimplanty – głównym komponentem jest biodegradowalny polimer, który stopniowo znika, kiedy kość zrasta się. Uwaga! Przy wyborze polimeru należy zwracać uwagę na jego miękkość, mianowicie, jeżeli jest zbyt delikatny, to dodajemy do niego bioszkło. Zapewnia to nam zwiększoną wytrzymałość mechaniczną, a cały system kompozytowy (polimer + bioszkło) stanowi twardą i sztywną opokę.
Nie od razu Kraków zbudowano
Pomysł wydaje się ciekawy, jednak napotykamy na poważny problem. W procesie produkcji wykorzystuje się procesy termoplastyczne – zatem należy badać materiały pod względem odpowiedzi na ciepło. System kompozytowy z dodanym bioszkłem wykazuje niższą stabilność termiczną niż bez. W rzeczywistości zachodzi reakcja pomiędzy jonami tlenku krzemu (bioszkło), a grupami karbonylowymi (struktury polimerowe). Powoduje ona rozkład materiału i wpływa niekorzystnie na właściwości produktu końcowego. Podczas wszczepiania implantu mogą wystąpić dodatkowo skutki uboczne szkodzące komórkom ludzkim. Powyżej wymienione dwie wady mogą skutecznie przedłużyć nam drogę do zastosowania bioszkła w medycynie. Dlatego też badacze z UPV/EHU-University robią wiele badań w celu poprawy stabilności termicznej systemów kompozytowych, a ostatnio opublikowali w czasopiśmie naukowym wynik swoich doświadczeń. Suponują, iż wykorzystanie plazmy do tworzenia warstw ochronnych dla cząstek bioszkła zapobiegnie reakcji z polimerami i końcowy produkt pozostanie nieuszkodzony. Jak sami mówią, przyszłość należy do systemów kompozytowych, które z powodzeniem zastąpią tradycyjne metody.
Dla głodnych wiedzy