Desarrollan cemento óseo autorregenerable
Crédito: CC0 Public Domain
Los científicos de materiales de la Universidad de Jena han desarrollado un reemplazo óseo basado en cemento de fosfato de calcio y reforzado con fibras de carbono. Las fibras aumentan la tolerancia al daño y aseguran que las grietas en el material se reparen solas.
El cuerpo es capaz de tratar muchas lesiones y heridas por sí mismo. Los poderes de autocuración reparan las abrasiones de la piel y permiten que los huesos se vuelvan a unir. Sin embargo, los médicos a menudo tienen que echar una mano para reparar los huesos después de una fractura o debido a un defecto. Cada vez más, se utilizan materiales de reemplazo óseo, que restauran parcial o completamente la forma y función del hueso en el sitio del daño. Para garantizar que dichos implantes no tengan que ser reemplazados o reparados mediante una cirugía extensa en caso de daño, deben poseer capacidades de autorreparación. Los científicos de materiales de la Universidad Friedrich Schiller de Jena ahora han desarrollado un material de reemplazo óseo que minimiza la extensión del daño y al mismo tiempo se repara solo. Informan sobre su investigación en la destacada revista de investigación Scientific Reports.
Uso mínimamente invasivo de cemento de fosfato de calcio
Los expertos de Jena, que colaboraron con colegas de la Universidad de Wrzburg, se concentraron sobre lo que se denomina sustituto óseo de cemento de fosfato cálcico que ya es muy utilizado en medicina. Por un lado, el material estimula la formación de hueso y aumenta el crecimiento de los vasos sanguíneos. Por otra parte, puede introducirse en el organismo en forma de pasta en un procedimiento mínimamente invasivo. Allí, su maleabilidad le permite unirse estrechamente a la estructura ósea.
«Sin embargo, debido a su alto grado de fragilidad, se forman grietas en el material cuando se somete a una carga excesiva. Estas grietas pueden ensancharse rápidamente , desestabilizan el implante y finalmente lo destruyen de forma similar al hormigón de los edificios», explica el Prof. Frank A. Mller de la Universidad de Jena. «Por esta razón, hasta ahora, el cemento de fosfato de calcio se ha utilizado principalmente en huesos que no desempeñan un papel de carga en el esqueleto, por ejemplo, en el área de la boca y la mandíbula».
Prof. Dr. Frank A. Mller , Cátedra de Coloides, Superficies e Interfaces en Otto-Schott-Institut of Materials Research (OSIM) en la Universidad Friedrich Schiller de Jena. Crédito: Anne Gnther/FSU
Puenteo y relleno de grietas
Los científicos de materiales en Jena ahora han desarrollado un cemento de fosfato de calcio en el que las grietas no se convierten en daños catastróficos. En cambio, el material mismo los sella. Esto se logra agregando fibras de carbono al material.
«En primer lugar, estas fibras aumentan significativamente la tolerancia al daño del cemento, porque unen las grietas a medida que se forman y, por lo tanto, evitan que se abran más», Mller explica. «En segundo lugar, hemos activado químicamente la superficie de las fibras. Esto significa que tan pronto como las fibras expuestas se encuentran con fluidos corporales, que se acumulan en las aberturas creadas por las grietas, se inicia un proceso de mineralización. La apatita resultante es un componente fundamental del hueso. el tejido vuelve a cerrar la grieta».
Los científicos de Jena han simulado este proceso en sus experimentos al dañar deliberadamente el cemento de fosfato de calcio y curarlo en un fluido corporal simulado. Esta capacidad intrínseca de autocuración y la mayor capacidad de carga asociada con el refuerzo de fibra podrían ampliar considerablemente las áreas en las que se pueden utilizar implantes óseos hechos de cemento de fosfato de calcio, lo que posiblemente también podría incluir áreas de carga del esqueleto en el futuro.
Explore más
Los científicos optimizan el contenido de estroncio para mejorar el cemento óseo bioactivo Más información: Anne V. Boehm et al. Capacidad de autorreparación de los cementos de fosfato de calcio reforzados con fibra, Scientific Reports (2020). DOI: 10.1038/s41598-020-66207-2 Información de la revista: Scientific Reports
Proporcionado por Friedrich Schiller University of Jena Cita: Cemento óseo autorreparable desarrollado ( 2020, 10 de junio) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-06-self-healing-bone-cement.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.