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Nov 18, 2023

Guscio d'uovo

Scientists at the National University of Science and Technology Center for

Gli scienziati del Centro nazionale di scienza e tecnologia per i materiali compositi (NUST MISIS) in Russia stanno sviluppando un nuovo composito polimero-ceramica bioattivo derivato dai comuni gusci d'uovo che può essere utilizzato per trattare lesioni al cranio e altre procedure chirurgiche sulle ossa.

L'osso è così comune che è facile darlo per scontato, ma ciò non significa che non sia un materiale straordinario. Una prova di ciò è che, dopo oltre un secolo di intensi sforzi, gli scienziati non sono stati in grado di elaborare una versione sintetica per applicazioni chirurgiche che funzioni altrettanto bene dell'originale.

Un semplice esempio di ciò è nei casi in cui una sezione del cranio deve essere sostituita a causa di una frattura o di un difetto congenito che lascia una parte del cranio pericolosamente sottile, la procedura usuale consiste nel sostituire la sezione danneggiata o difettosa del cranio. osso con uno in metallo, plastica o ceramica. Ma nessuno di questi è davvero all’altezza del compito.

Parte del problema è meccanico. La piastra artificiale può essere troppo morbida o troppo fragile, troppo flessibile o troppo rigida, suscettibile di alterare la sua forma al variare della temperatura, o difficile da modellare e adattare correttamente. Un’altra è che la maggior parte di questi materiali sono bioinerti. Cioè, non interagiscono con i tessuti viventi. Questo è intenzionale perché i chirurghi non vogliono inserire impianti nel corpo delle persone che potrebbero causare infezioni o subire rigetti di tessuti. Sfortunatamente, ciò significa anche che questi impianti non possono realmente diventare parte del corpo e agire più come un componente naturale.

Per superare questo problema, il team NUST MISIS ha esaminato un polimero sintetico chiamato polimetilmetacrilato (PMMA) comunemente utilizzato come cemento osseo per la sua resistenza e proprietà autoindurenti. Sfortunatamente, il PMMA non è ottimale perché è bioinerte, ma il team ha modificato la situazione aggiungendo un bioceramico silicato chiamato diopside derivato dai gusci d'uovo.

Secondo il team, il diopside è relativamente non tossico, biodegradabile e può stimolare la crescita del tessuto osseo nelle sue vicinanze, quindi l'impianto può eventualmente fondersi con l'osso invece di essere semplicemente cementato ad esso.

"I gusci d'uovo hanno benefici per la salute come la mineralizzazione e la crescita delle ossa, il trattamento dell'osteoporosi e sono quindi utilizzati come innesti ossei", afferma Inna Bulygina, studentessa di dottorato in Scienze dei biomateriali presso NUST MISIS. "Abbiamo adottato un approccio economicamente vantaggioso per riciclare i rifiuti organici per migliorare la qualità della vita dei pazienti con malattie ossee. Per la produzione di compositi è stato utilizzato il diopside ottenuto dai gusci d'uovo."

Il team ha prodotto un materiale composito poroso PMMA/diopside mediante un metodo di fusione con solvente, in cui un polimero termoplastico viene formato immergendo ripetutamente uno stampo in una soluzione del polimero, lasciando dietro di sé strati di pellicola. Sono stati prodotti diversi campioni del materiale utilizzando proporzioni del 25, 50 e 75% di diopside.

"I campioni contenenti il ​​50% di diopside hanno mostrato il risultato migliore: hanno dimostrato un aumento di quattro volte della resistenza alla compressione e dopo quattro settimane di test in vitro hanno mostrato una buona capacità di depositare minerali ossei sulla loro superficie", afferma Rajan Choudhary. , uno studente post-doc. "Allo stesso tempo, abbiamo scoperto che le proprietà meccaniche dei compositi porosi ottenuti corrispondono alle proprietà dell'osso spugnoso del corpo umano."

La ricerca è stata pubblicata sul Journal of Asian Ceramic Societies.

Fonte: Università Nazionale della Scienza e della Tecnologia