Nanocoating ontworpen om heupimplantaten te houden waar ze thuishoren

Anonim

Nanocoating ontworpen om heupimplantaten te houden waar ze thuishoren

Gezondheid & Welzijn

Ben Coxworth

25 april 2012

Hydroxyapatite nanodeeltjes, te zien in de door MIT ontworpen filmcoating

Waarschijnlijk de eenvoudigste manier om een ​​kunstmatige heup te beschrijven, is om te zeggen dat het een bal is die aan een steel is bevestigd. De steel wordt vaak vastgemaakt aan het open uiteinde van het dijbeen met behulp van een glasachtig polymeer dat bekend staat als botcement, terwijl de bal de plaats inneemt van het originele kogelgewricht van het heupbeen, roterend in een overeenkomstig implantaat in de bekken. Hoewel er problemen kunnen optreden bij dat kogel-en-gat raakvlak, kunnen ze ook ontstaan ​​wanneer het botcement barst, waardoor de stengel loskomt van het dijbeen. Wetenschappers van het MIT hebben echter een nieuw type coating op nanoschaal ontwikkeld om dit te voorkomen.

Volgens MIT zal ongeveer 17 procent van de patiënten die kunstmatige heupen krijgen uiteindelijk een totale vervanging van het implantaat nodig hebben vanwege het loskomen van de stengel. Dat losraken veroorzaakt typisch veel ongemak voor patiënten en een verlies van mobiliteit. Wanneer het bestaande implantaat wordt verwijderd en een nieuw implantaat wordt geïnstalleerd, treedt weefselverlies op, samen met de verschillende risico's die gepaard gaan met operaties bij ouderen - de meest voorkomende ontvangers van kunstmatige heupen.

De MIT-film is bedoeld als vervanging voor botcement. Toegepast op de stengel / bot-interface, de film varieert in de breedte van 100 nanometer tot een micron, en bestaat uit lagen van materialen die het bot stimuleren om te groeien van het dijbeen in het implantaat. Een van die materialen is een natuurlijk bestanddeel van het bot, bekend als hydroxyapatiet. Het is samengesteld uit calcium en fosfaat en trekt stamcellen aan uit het aangrenzende beenmerg. Ook opgenomen in de film is een groeifactor die ervoor zorgt dat die aangetrokken stamcellen worden omgezet in osteoblasten, die botproducerende cellen zijn.

Zodra de osteoblasten aan het werk gaan, worden de ruimten tussen het implantaat en het bestaande bot opgevuld met nieuw bot. Hoewel het ten minste twee tot drie weken duurt voordat het implantaat volledig is bevestigd, moeten patiënten in de tussentijd nog steeds kunnen lopen en fysiotherapie kunnen uitvoeren. Niet alleen zou het nieuwe bot een veiligere hechting moeten bieden dan botcement, maar het zou ook infecties veel minder waarschijnlijk moeten maken - wanneer botcement wordt gebruikt, kunnen bacteriën zich verzamelen in de gaten die overblijven tussen het bestaande bot en het implantaat.

Eerdere pogingen zijn ondernomen om bekledingsimplantaten te bedekken met hydroxyapatietfolie en om groeifactor in te voeren, maar zij bleken naar verluidt onbevredigend te zijn. De films waren dik, onstabiel en braken dus weg van de implantaten, terwijl het moeilijk was om te voorkomen dat de groeifactor wegliep van de implantatieplaats. De MIT-wetenschappers zijn echter in staat om precies de dikte van de film te regelen en de snelheid waarmee de film de groeifactor afgeeft.

Tot dusverre is de film gebruikt in dierstudies, waar hij veelbelovende resultaten heeft laten zien. Er wordt aangenomen dat het niet alleen voor kunstmatige heupen kan worden gebruikt, maar ook voor andere metaal-in-bot-toepassingen zoals tandheelkundige implantaten, fixatieplaten en schroeven die worden gebruikt om botfracturen in te stellen.

Onlangs verscheen er een paper over het onderzoek in het tijdschrift Advanced Materials .

Bron: MIT

Hydroxyapatite nanodeeltjes, te zien in de door MIT ontworpen filmcoating