Myslíme si, že skořápky jsou křehké. Tyto tenké, snadno rozbité skořápky však mohou být klíčem k vytvoření lepších a silnějších kostních štěpů pro člověka.
Vědci z University of Massachusetts Lowell (UML) vyvinuli metodu použití mikroskopických částic práškových skořápek, aby pomohli růst nové kosti. Vzhledem k tomu, že skořápky jsou většinou vyrobeny z uhličitanu vápenatého, což je materiál, který již máme v našich kostech, vědci doufají, že ho tělo snadněji přijme. Tento materiál lze jednoho dne použít k opravě kostí zasažených nehodami, vrozenými vadami nebo nemocemi.
"Existuje velká potřeba vyvinout nové a funkční materiály pro opravu a regeneraci poškozené kosti, " říká Gulden Camci-Unal, profesor chemického inženýrství na UML, který vedl výzkum. "V naší laboratoři rádi přistupujeme k nekonvenčním přístupům;" podíváme se na přírodu a pokusíme se zjistit, co už můžeme použít, co již existuje. “
Každý rok jsou na celém světě miliony operací kostního štěpu. Kousky kostí použité pro štěpy mohou pocházet z vlastních těl pacienta nebo z mrtvol a také z různých syntetických materiálů. Ale ne všechny štěpy jsou úspěšné. Někdy štěpy nedokážou vyvolat tvorbu kostí a někdy jsou tělem odmítnuty.
Camci-Unalova metoda, která byla nedávno popsána v časopise Biomaterials Science, zahrnuje použití rozdrcených vaječných skořápkových částic k posílení hydrogelů - sítí polymerů, které mohou zadržovat velké množství vody při zachování jejich struktury. Hydrogely jsou samy o sobě měkké a rozeklané; skořápky jim pomáhají posilovat. Materiál potom slouží jako 3D lešení pro osteoblasty nebo kostní buňky.
Gulden Camci-Unal, správně, s doktorandem Xinchen Wu (UML) Použití vaječných skořápek bylo ve své jednoduchosti přitažlivé, říká Camci-Unal. Není to něco syntetického, co je třeba zkonstruovat v laboratoři. Je to snadno dostupné. To je také obvykle zbytečné.
"Snažíme se zde použít jednodušší přístup, který může být přínosem jak pro životní prostředí, tak pro biomedicínskou vědu, " říká.
Tým Camci-Unala měl s materiálem v laboratoři úspěch; dosud nebyl testován na zvířatech nebo lidech. Dalším krokem bude průzkum lékařů, aby pochopili potřeby pacientů. Tým požádal o patent na tento materiál a nadále jej studuje tím, že provádí další testování v mikro- a nanoúrovni, aby lépe porozuměl, jak to funguje.
"Snažíme se v podstatě pochopit, jaké vlastnosti bychom měli zlepšit lépe, aby byl materiál užitečný pro lidi, " říká Camci-Unal.
Brian Amsden, profesor biomedicínského inženýrství na Queens University v Ontariu, říká, že viděl, jak se vědci pokoušejí vyrobit syntetickou kost pomocí různých materiálů, ale nikdy skořápky. Mezi mnoha dalšími jsou syntetické štěpy na bázi síranu vápenatého, hovězího kolagenu, dokonce i korálů.
„V tomto ohledu je to obzvláště inovativní, “ říká a dodává, že skořápka je levná a snadno dostupná a potenciálně pomáhá napodobovat složení lidských kostí lépe než nebiologické materiály.
Amsden říká, že existuje potřeba syntetických materiálů pro štěpování kostí. Kadaverová kost může být obtížné najít a pacientova vlastní kost musí být sklizena invazivní operací. "Poškozil jsi jednu oblast, teď potřebuješ uzdravit dvě, " dodává. V současnosti dostupné syntetické materiály mají tendenci být slabší než autentická kost, zejména při ohýbání nebo otáčení.
Camci-Unal doufá, že jednoho dne může být materiál smíchán s pacientovými vlastními buňkami a aplikován na 3D konstrukci, aby vyrostl v implantát správného tvaru a velikosti. Protože implantát by již obsahoval pacientovy buňky, bude méně pravděpodobné, že bude odmítnut. Implantáty by mohly opravit kosti poškozené autonehodami, bojem, stárnutím, rakovinou nebo jakýmkoli jiným počtem traumat nebo vrozených vad. Tento materiál lze také potenciálně použít k pěstování nových šlach, chrupavek a zubů.
Pokud by byl vynález úspěšný, měl by pojem „chůze po skořápkách vajec“ nový význam.
