Новости

Покрытие, вдохновленное насекомыми, может улучшить костные и суставные имплантаты

Покрытие, вдохновленное насекомыми, может улучшить костные и суставные имплантаты

Вдохновленные крыльями стрекоз и цикад, исследователи разработали новое покрытие для ортопедических имплантатов. Он не только уничтожает вредные бактерии, но и отслеживает нагрузку на систему, а это означает, что он может предупредить о надвигающемся отказе имплантата.

Биомимикрия, практика создания искусственных предметов на основе наблюдений за миром природы, уже много лет является мощным двигателем инноваций в медицинском сообществе. Мы видели материал, который мог бы сделать более качественные костные имплантаты, вдохновленные различными типами пор, обнаруженными в древесине и рогах животных; датчик в стиле кактуса, который может собирать пот для анализа; и покрытие для мозговых имплантатов на основе листьев плотоядного растения-кувшина.

Вновь обратившись к природе в поисках решения для покрытия, исследователи из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейн (UI) обратились к борющемуся с бактериями крылья стрекоз и цикад для решения постоянной проблемы, возникающей из-за ортопедических имплантатов: инфекции.

По словам руководителя исследования Цин Цао, профессора материаловедения и инженерии UI, не существует адекватного способа борьбы с инфекциями, которые поражают до 10% пациентов с имплантатами на уровне имплантата. По его словам, нынешние усилия по использованию ионов тяжелых металлов для борьбы с бактериями также могут привести к повреждению близлежащих тканей, а имплантаты, покрытые антибиотиками, в конечном итоге выходят из строя, когда химические вещества заканчиваются. Они также неэффективны в борьбе с устойчивыми к антибиотикам бактериями, что является растущей проблемой в мире медицины.

Поэтому Цао и его команда создали тонкое фольгированное покрытие для имплантатов, которое с одной стороны состоит из наностолбиков, таких как те, что находятся в крыльях насекомых. Когда бактериальные клетки соприкасаются со столбиками, они протыкаются и умирают.

«Использование механического подхода к уничтожению бактерий позволило нам обойти многие проблемы, связанные с химическими подходами, и в то же время дает нам гибкость. необходимо нанести покрытие на поверхность имплантата», — говорит профессор патобиологии Джи Лау, соавтор исследования.

Два в одном

Не удовлетворившись решением только одной проблемы с ортопедическими имплантатами, исследователи поняли, что их покрытие может решить и другую: отказ устройства. Цао говорит, что эта проблема также затрагивает около 10 % всех пациентов, которым ставят имплантаты.

Итак, с другой стороны пленки исследователи встроили гибкие микродатчики, которые были способны измерять механическую нагрузку на имплантаты, на которые было нанесено покрытие. По словам исследователей, это может не только дать врачам информацию о том, как тело заживает вокруг имплантата, но и отправить оповещение, если нагрузка на искусственный сустав станет слишком большой.

В тестах на животных покрытия показали себя хорошо, защищая от бактерий у мышей и отправляя сигналы стресса от спинных имплантатов у овец. Хотя нынешнему покрытию требуется внешний источник питания, исследователи говорят, что сейчас они работают над беспроводным решением.

Покрытие, вдохновленное насекомыми, может способствовать улучшению костных и суставных имплантатов

Покрытие было нанесено на стандартный спинной имплантат у овец, где оно успешно измерило механическое напряжениеBeckman Imaging Technology Group

«Эти типы антибактериальных покрытий имеют много потенциальных применений, и, поскольку наше использует механический механизм, оно может использоваться в местах, где используются химические вещества или ионы тяжелых металлов. в коммерческих антимикробных покрытиях сейчас — было бы вредно», — сказал Цао.

Исследование опубликовано в журнале Science.

Источник

Нажмите, чтобы оценить статью
[Итого: 0 Среднее значение: 0]

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

Кнопка «Наверх»