In der vielleicht beeindruckendsten Neuheit der Woche, Forscher entwickelt haben Pflanzenzelluloseschaum, der in Knochen umgewandelt werden kann. Das Material wird als Implantatsubstanz der Zukunft angepriesen.
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Luftig und schaumartig, kann es leicht in den Körper injiziert werden, um ein Gerüst für das Wachstum von neuem Knochen zu schaffen.
Eine effektivere Alternative
"Die meisten Knochentransplantate oder -implantate bestehen aus harter, spröder Keramik, die nicht immer der Form des Lochs entspricht, und diese Lücken können zu einem schlechten Knochenwachstum und einem Versagen des Implantats führen", sagte der Studienautor Daniel Osorio.ein Doktorand in Chemieingenieurwesen bei McMaster.
"Wir haben dieses Cellulose-Nanokristall-Aerogel als effektivere Alternative zu diesen synthetischen Materialien entwickelt."
Um dieses Material zu erhalten, arbeiteten die Forscher mit Nanokristallen aus pflanzlicher Cellulose. Sie entwickelten sie so, dass sie sich verbinden und eine starke, aber leichte schwammartige Struktur bilden.
Das Ergebnis ist eine aerogelähnliche Substanz, die sich nach Bedarf komprimieren oder ausdehnen kann, um eine Knochenhöhle auszufüllen. Um die Substanz weiter zu untersuchen, arbeitete das Team mit zwei Gruppen von Ratten.
Eine Gruppe erhielt die Aerogelimplantate, während die andere keine erhielt. Beeindruckenderweise verzeichnete die Gruppe mit den Aerogelimplantaten innerhalb von 12 Wochen 50% mehr Knochenwachstum.
"Diese Ergebnisse zeigen zum ersten Mal in einem Labor, dass ein Cellulose-Nanokristall-Aerogel das Wachstum neuer Knochen unterstützen kann", sagte die Co-Autorin der Studie, Emily Cranston, Professorin für Holzwissenschaften sowie Chemie- und Biotechnik, die den Präsidenten innehatExzellenzlehrstuhl für Waldbioprodukte an der UBC.
Zerlegung in ungiftige Bestandteile
Aber was passiert mit dem Aerogel im Körper, wenn der Knochen zu heilen beginnt? Es zerfällt bequem in eine ungiftige Substanz, die beseitigt werden kann.
Die Entwicklung hat viele Anwendungen und ist vor allem eine wirtschaftliche Alternative zu bestehenden Optionen.
"Wir können sehen, dass dieses Aerogel für eine Reihe von Anwendungen verwendet wird, einschließlich Zahnimplantaten sowie Operationen zum Ersatz von Wirbelsäule und Gelenken", sagte Grandfield.
"Und es wird wirtschaftlich sein, weil der Rohstoff, die Nanocellulose, bereits in kommerziellen Mengen hergestellt wird."
Dennoch muss noch einige Zeit und Forschung betrieben werden, bevor das Material in die Operationssäle gelangen kann.
"In diesem Sommer werden wir die Mechanismen zwischen Knochen und Implantat untersuchen, die zum Knochenwachstum führen", sagte Grandfield.
"Wir werden auch untersuchen, wie sich das Implantat mit fortschrittlichen Mikroskopen verschlechtert. Danach sind weitere biologische Tests erforderlich, bevor es für klinische Studien bereit ist."
Die Studie wird in der Zeitschrift veröffentlicht Acta Biomaterialia .