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Knochenheilung Turbo-Boost von 'Magic Metal' angeboten
Eine ungewöhnliche "Nanodraht" -Beschichtung für medizinische Implantate könnte bald dazu beitragen, dass Knochenbrüche und Gelenkersatz schneller heilen.
Die Ohio State University berichtet, dass die dortigen Forschungsingenieure herausgefunden haben, dass Knochenzellen auf einer strukturierten Oberfläche aus Metalloxiddrähten, die jeweils zehntausend Mal dünner sind als ein menschliches Haar, fast doppelt so schnell wachsen und sich vermehren.
Die Ingenieure haben eine kostengünstige Technik zur Herstellung dieser Drähte entwickelt, die sie in einem Artikel in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift Ceramics International beschreiben. Die Forschung legt nahe, dass die Beschichtung gesunden Knochen helfen könnte, eine starke Bindung mit einem Metallimplantat zu bilden.
Wachsende Nanodrähte
Das Team der Ohio State University nennt ihren Prozess "Nanostructures by material design".
Sheikh Akbar, Professor für Materialwissenschaften und Ingenieurwissenschaften an der Ohio State, erklärt:
"Was wirklich aufregend an dieser Technik ist, ist, dass wir die Nanodrähte nicht aus einem massiven Stück Metall oder einer Legierung herausschneiden müssen.
Wir können sie von Grund auf neu entwickeln, indem wir die Physik und Chemie der Materialien ausnutzen. "
Das Team von Prof. Sheikh Akbar, das Suliman Dregia, Associate Professor für Materialwissenschaften und Ingenieurwesen, beratend zur Seite stellte, war in der Lage, die Drähte zu wachsen, indem die Mischung aus Materialien und Gasen in einem Ofen maßgeschneidert wurde.
Bei Temperaturen um 1300 Grad Celsius stiegen feine Filamente aus Titandioxid von einer glatten Titanoberfläche auf.
Titan Magie
Der Anstieg der feinen Filamente wurde erwartet, aber was als nächstes passierte, war nicht. Jeder Draht begann, eine schützende Schicht aus Aluminiumoxid um sich zu wickeln - wie eine Rinde um einen Baumstamm. Dies wäre sinnvoll gewesen, wenn die Wissenschaftler mit einer Aluminiumlegierung gearbeitet hätten. Da sie jedoch mit reinem Titan arbeiteten, ist nicht klar, wie sich diese Aluminiumschicht gebildet hat.
"Es ist komisch, dass wir nicht ganz verstehen, warum dieser Prozess so funktioniert. Wir müssen ein paar ausgefallene Mikroskope machen, um es herauszufinden, aber wir wissen, dass sich die Drähte nur unter den richtigen Bedingungen bilden, "Sagte Prof. Sheikh Akbar.
In Tests wuchsen die Forscher Knochenkrebszellen auf drei verschiedenen Oberflächen: glattes Titan, glattes Titandioxid und der Nanodraht-Teppich. Sie haben sich für Krebszellen entschieden, weil sie besonders winterhart sind und sich ebenso vermehren wie gesunde Knochenzellen.
Beschleunigtes Wachstum
Der größte Unterschied im Zellwachstum trat innerhalb der ersten 15 Teststunden auf, als Forscher eine um 20% höhere Konzentration des Knochenwachstumsenzyms alkalische Phosphatase in den auf den Nanodrähten wachsenden Zellen messen. Am Ende der Studie gab es rund 90.000 Zellen pro Quadratzentimeter auf der Nanodrahtoberfläche - 80% höhere Dichte als auf den anderen beiden Oberflächen.
Co-Autor Derek Hansford, Associate Professor für Biomedizinische Technik und Materialwissenschaften und Ingenieurwissenschaften, sagte, dass Die Beschichtung könnte Menschen helfen, die Hüft- und Kniegelenkersatz, Zahnimplantate oder gebrochene Knochen haben das erfordert Schrauben und Platten für die Reparatur.
Günstiger Boost für Implantate
Derek Hansford sagte:
"Wir hoffen, dass diese Oberflächenbehandlung zu einer einfach zu implementierenden Modifizierung von Titanimplantaten wird, die ihnen hilft, eine stärkere Verbindung mit dem umgebenden Knochengewebe zu bilden.
Eine stärkere Schnittstelle bedeutet, dass Implantate und Knochen besser in der Lage sind, mechanische Lasten zu teilen, und wir können gesundes Knochen- und Weichgewebe um die Implantatstelle herum besser bewahren. "
Prof. Sheikh Akbar glaubt, dass der Preis für die kommerzielle Entwicklung richtig ist. Eine Metallfolie im Wert von etwa 100 US-Dollar liefert genug Material, um Hunderte von Proben herzustellen. Die Methode könnte kaum einfacher sein: Stellen Sie in einem Laborofen die richtige Mischung aus Materialien und Gasen ein, drücken Sie den "An" -Knopf, lehnen Sie sich zurück und warten Sie.
"Im Ernst, wenn du den Tag in meinem Labor verbracht hast, könntest du lernen, wie du es selbst machst." Prof. Sheikh Akbar sagte.
Sein Team erforscht nun andere Material- und Gaskombinationen, um verschiedene Formen von Nanopartikeln für das Zellwachstum und die chemische Sensorik in einem Programm zu erstellen, das teilweise von der US National Science Foundation finanziert wird.
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