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基于蛋壳的颅骨损伤手术材料

NUST MISIS复合材料中心的国际材料科学家小组开发了一种生物活性聚合物-陶瓷复合材料,用于固定植入物和修复颅骨中的骨缺损。基于蛋壳生物陶瓷的创新材料成分可提高植入物的强度和生物整合性。这项工作的结果发表在国际科学杂志“亚洲陶瓷学会杂志”上。

聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)是一种合成聚合物,由于其自固化和强度特性,被外科医生用作“ 骨水泥 ”。但是这种材料本质上是生物惰性的,因此它与活组织的化学和生物相互作用较弱,并且几乎不与骨骼整合。

科学家们正在积极研究PMMA,以“优化”其在各种生物医学领域中的广泛应用,例如,确保可靠地固定人造关节/植入物,牙齿固定器,闭合各种损伤中的颅骨缺损等。

NUST MISIS复合材料中心的团队通过改性聚甲基丙烯酸甲酯,添加硅酸盐生物陶瓷中的透辉石(diopside)解决了这一问题。众所周知,它具有对活细胞无毒,可生物降解和刺激成骨的能力(在其表面形成骨组织)的特性。

“蛋壳具有健康益处,例如骨骼矿化和生长,治疗骨质疏松症,因此被用作骨移植物。我们采用了具有成本效益的方法来回收生物废物,以改善患有骨疾病的患者的生活质量。该研究的合著者,NUST MISIS生物材料科学专业的iPhD学生Inna Bulygina表示:“这种复合材料的生产需要使用从蛋壳中获得的透辉石。

开发人员建议通过向PMMA聚合物基体中添加生物活性陶瓷来优化材料。

“结果,我们得到了一种多孔的PMMA /透辉石复合材料,该材料是通过溶剂浇铸法生产的。在实验中,我们尝试了透辉石的不同比例-25%,50%和75%,” Rajan Choudhary补充道,该开发的作者,NUST MISIS的PostDoc。

据这位科学家称,已知骨骼形成和吸收的过程受多种因素的调节,包括生长因子,蛋白质和激素。同时,各种离子(例如磷,钙,锶,镁和二氧化硅)参与骨骼的再生,矿化和新陈代谢,正是这些元素确保将透辉石引入复合物中。

“含有50%透辉石的样品表现出最好的结果,它们的抗压强度提高了4倍,并且经过4周的体外测试,它们具有良好的将矿物质沉积在其表面的能力。同时,我们发现所获得的多孔复合材料的机械性能与人体海绵状骨的性能相对应。” Rajaan Choudhary补充说。

据科学家称,农业和食品工业产生的废物可用于外科材料的工业生产。但是,收集,清洁和回收将需要单独收集废物。

目前,开发人员正在完成对所获得样品的一系列实验室测试。

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