Ossa artificiali usando la nanotecnologia

Le nanoparticelle consentono la produzione di impianti ossei significativamente migliori

11/21/2011

I ricercatori dell'Università di Halle hanno sviluppato un processo ad alta tecnologia con il quale vogliono produrre ossa artificiali che sono meglio accettate dall'organismo rispetto alle precedenti protesi ossee. Con l'aiuto della nanotecnologia, gli impianti ossei artificiali non solo dovrebbero essere molto più durevoli in futuro, ma essere riconosciuti dall'organismo come il materiale del corpo stesso, riferiscono gli scienziati. Georg Michler.

Gli impianti ossei vengono già utilizzati con frequenza relativamente frequente in medicina, con incidenti e il coinvolgimento di tumori cancerogeni tra le principali cause di tali interventi. Poiché gli anziani sono più inclini alle fratture ossee, il cambiamento demografico ha anche un impatto sulla necessità di protesi ossee artificiali, secondo la dichiarazione del gruppo di ricerca composto da cinque membri guidato dal professor Dr. med. Georg Michler della Martin-Luther University Halle-Wittenberg. Tuttavia, secondo i ricercatori, lo svantaggio con gli impianti ossei utilizzati in precedenza è che hanno una durata limitata e sono trattati come corpi estranei dall'organismo. Per cambiare questo, Prof. Dr. Georg Michler e colleghi sull'uso di nanoparticelle con cui vogliono produrre impianti ossei artificiali che durano molto più a lungo e non sono più riconosciuti dal corpo come estranei.

Nanotecnologia per la produzione di protesi ossee artificiali
Ad oggi, gli impianti ossei artificiali sono fatti di alloinnesto osso naturale o endogena, il primo essendo limitate e queste ultime sono incapsulati il ​​tessuto del corpo estraneo. Gli scienziati della Università Martin Luther ora hanno calcato un nuovo percorso attraverso la sua ricerca. „Utilizziamo polimeri come sostituti del sostituto osseo, perché sono correlati a sostanze organiche e cambiano le loro proprietà con l'aiuto di nanoparticelle“, ha detto il capo della ricerca e presidente dell'Istituto per i materiali polimerici dell'Università di Halle, Prof. Dr. med. Michler. Quindi i ricercatori ne hanno approfittato „fosfato di calcio nano-particelle ceramiche“, per centrifugarle con filamenti di plastica e realizzare impianti ossei artificiali completamente nuovi. Per la distribuzione uniforme delle minuscole particelle nella plastica, i ricercatori hanno sviluppato un processo speciale, i cui diritti di brevetto sono attribuiti alla Martin-Luther-University Halle-Wittenberg. Usando il nuovo metodo, i ricercatori possono usare i filamenti di plastica e le nanoparticelle per formare un foglio sottile da cui può essere arrotolato un impianto di osso cilindrico lungo da otto a dieci centimetri di lunghezza. Nel fare ciò, le nanoparticelle o „le inclusioni ceramiche irrigidiscono i fili“, che aumenta significativamente la capacità di carico del materiale, ha spiegato il direttore della ricerca Prof. Dr. med. Michler.

Gli impianti ossei vengono ricostruiti nella sostanza ossea
Oltre alla maggiore stabilità degli impianti ossei derivati ​​dalle nanoparticelle, il metodo offre un altro importante vantaggio, secondo i ricercatori. Così stressato Dr. Jörg Brandt, medico senior della clinica e policlinico per ortopedia e medicina fisica a Halle e anche membro del gruppo di ricerca: „Poiché le nanoparticelle nell'osso artificiale sono estremamente piccole, il corpo è in grado di ricostruire completamente l'impianto osseo nella sua stessa sostanza ossea e quindi integrarsi completamente nella struttura scheletrica.“ Il materiale non è più incapsulato come materia estranea. Come parte delle loro indagini di laboratorio, gli scienziati hanno scoperto che nanoparticelle di dieci nanometri di spessore e 50 nanometri di lunghezza sono assorbite in modo ottimale dal corpo, mentre „qualsiasi cosa più piccola o più grande, il corpo non si trasforma“ potrebbe, ha spiegato il Prof. Dr. med. Michler. Perché le nanoparticelle delle dimensioni menzionate siano meglio accettate dall'organismo è, secondo gli scienziati, anche da chiarire nel contesto del progetto di ricerca.

Le nanoparticelle per la produzione di ossa sono un approccio molto promettente
Anche gli scienziati di altre università, che effettuano ricerche nell'area degli impianti ossei, come lo scienziato del materiale Dr. med. Roland Dersch dell'Università di Marburg, ha confermato che il metodo del Prof. Dr. med. Michler e colleghi „un approccio molto fiducioso“ era. Dr. Dersch e il suo team stanno anche lavorando sulle possibilità dell'osso artificiale a base nano, anche se con diversi materiali di partenza. Il ricercatore di Marburg lo ha sottolineato „molte ricerche su nanofibre“ ma non è ancora stato raggiunto „per sviluppare un osso artificiale complesso che è accettato dal corpo umano.“ Tuttavia, gli scienziati del progetto di ricerca della Martin-Luther-University Halle-Wittenberg sembrano essere sulla strada giusta. Prof. Dr. med. Michler e colleghi, tuttavia, non solo producono le ossa artificiali più durature, ma anche la causa principale per cui le ossa si rompono del tutto e perché questo rischio aumenta con l'età.

Esaminare la causa delle fratture ossee in modo più dettagliato
Dr. Secondo Jörg Brandt, circa 35.000 fratture dell'anca e del collo del femore si verificano in Germania ogni anno, con persone anziane che soffrono in particolare di tali fratture. Molti scienziati e medici ne sono convinti, „per esempio, i vecchi rompono il collo della coscia nelle cadute.“ Dr. Brandt, d'altra parte, crede che la maggior parte di quelli interessati „hanno già rotto il collo della coscia e cadere di conseguenza.“ Qui sono necessari ulteriori approfondimenti per andare alle proprietà del materiale osseo naturale sul fondo, perché „Se conosciamo i processi nel materiale osseo reale, sappiamo anche quali proprietà devono avere le protesi ossee“, ha detto il Dott Brandt. Secondo l'esperto, vari studi scientifici hanno dimostrato che le fratture ossee sono generalmente precedute da cracking microscopico. In giovane età questi possono apparentemente essere controbilanciati dai poteri di auto-guarigione del corpo umano. Con l'aumentare dell'età, tuttavia, la probabilità aumenta che si verifichi una frattura a causa delle crepe, ha spiegato il medico.

Uso di nuovi impianti ossei al più presto tra otto e dieci anni
Dr. Secondo Brandt, ci sono le prime indicazioni per questo, „che con l'aiuto delle nanoparticelle possiamo dare all'impianto artificiale una capacità di deformazione plastica“, che a „maggiore robustezza della plastica“ vorrebbe dire. Nel progetto di ricerca biennale, che (DFG / Bonn) è finanziato con 300.000 euro dalla Fondazione tedesca per la ricerca, tutti gli aspetti della produzione di impianti ossei artificiali utilizzando nanoparticelle sarà ora esaminato. Direttore della ricerca Prof. Dr. med. Michler ha sottolineato che attualmente sono in corso le indagini sui materiali e „i singoli componenti dell'osso artificiale sono già stati testati per la compatibilità negli esperimenti su animali“ erano. Il prossimo passo sarà ora le sperimentazioni cliniche „l'usabilità dell'osso artificiale, che è in effetti un composto dei componenti, dimostra.“, quindi la conclusione del Prof. dr. Michler. Tuttavia, anche con ampio successo nelle indagini imminenti, l'uso regolare dei nuovi impianti può essere previsto al più presto tra circa otto e dieci anni. (Fp)

Immagine: Rainer Sturm