• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Gąbczaste rusztowanie do odbudowy kości opracowali uczeni z AGH

    13.02.2012. 07:40
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Materiał, który pomoże w odbudowaniu ubytków kości, a potem zostanie wchłonięty przez organizm, opracowali uczeni z Akademii Górniczo-Hutniczej. Dla tkanki kostnej pacjenta materiał będzie rusztowaniem, na którym odbuduje się brakująca część kości. ,,Materiał może być wykorzystywany do leczenia ubytków kości, które powstały w wyniku urazów bądź usunięcia nowotworów. Taki ubytek bardzo często nie może sam się zagoić, dlatego musimy wprowadzić materiał stymulujący komórki, by do niego wnikały, zasiedlały i mogły odtworzyć pożądaną tkankę" - powiedziała PAP kierująca badaniami prof. Elżbieta Pamuła z Wydziału Inżynierii Materiałowej i Ceramiki AGH.

    Wyjaśniła, że prawie 90 proc. opracowanego materiału stanowi powietrze, dlatego przypomina on nieco gąbkę, jakiej używamy do kąpieli. ,,Wprowadza się go po prostu do ubytku kostnego. Taki gąbczasty materiał możemy przygotować w różnych kształtach i wymiarach, by był bezpośrednio dopasowany do kształtu uszkodzenia, który u jednego pacjenta jest większy, u innego mniejszy" - opisała rozmówczyni PAP.

     Na powierzchnię porów materiału nanoszone są substancje biologicznie aktywne np. hydroksyapatyt czy kolagen, czyli składniki, które naturalnie występują w tkance kostnej. ,,Dzięki temu jesteśmy w stanie stworzyć warunki odpowiednie do tego, by komórki, które występują w naszym organizmie zasiedliły to rusztowanie, wniknęły do wnętrza materiału, namnażały się i odbudowały tkankę" - wyjaśniła prof. Pamuła.

     Badania prowadzone przez uczonych wykazały, że materiał można wykorzystać w jeszcze nieco inny sposób - jako nośnik komórek kostnych. ,,To oznacza, że pobieramy od pacjenta komórki kostne lub komórki ze szpiku kostnego, a potem w warunkach sztucznych osadzamy je na materiale i namnażamy. Materiał będący nośnikiem komórek jest potem implantowany do ubytku kości" - wytłumaczyła badaczka.

     Materiał opracowany przez krakowskich uczonych jest wytwarzany z polimerów resorbowalnych, czyli takich, które po spełnieniu swojej funkcji i odbudowaniu się tkanki są wchłaniane przez organizm. Po spełnieniu swojej funkcji terapeutycznej -  opisała prof. Pamuła - ulegają one reakcji hydrolizy i rozpadają się do związków występujących powszechnie w żywych komórkach, które następnie wchodzą w cykl przemian metabolicznych i są usuwane z organizmu w postaci wody i dwutlenku węgla.

     Największą zaletą takich materiałów jest to, że nie jest konieczna powtórna operacja, by usunąć implant, co oszczędza pacjentowi dodatkowego stresu, bólu i znacznie obniża koszty procedur medycznych. ,,Nie podtrzymujemy też stanu zapalnego, który wynika z obecności ciała obcego w ranie" - podkreśliła rozmówczyni PAP.

     Wyjaśniła, że proces odbudowy tkanki kostnej może potrwać około sześciu miesięcy. ,,Czas degradacji naszego materiału i jego wchłonięcia jest skorelowany z czasem odtwarzania się nowej tkanki" - powiedziała. 

    Jakie inne możliwości mają osoby z ubytkami kości? Można zastosować u nich materiały nazywane transplantami. W miejsce ubytku wszczepia się wtedy tkankę kostną pochodzącą np. z banku tkanek. ,,Można pobrać też własną tkankę pacjenta z kości talerza biodrowego czy też stosować inne biomateriały, które jednak nie ulegają wchłonięciu" - dodała naukowiec.

     Prace nad materiałem trwały 10 lat. W zakresie syntezy polimerów resorbowalnych uczeni AGH od lat współpracują z naukowcami z Centrum Materiałów Polimerowych i Węglowych Polskiej Akademii Nauk w Zabrzu. Najnowsze badania z wykorzystaniem modeli zwierzęcych prowadzone we współpracy z naukowcami z Uniwersytetu Przyrodniczego w Lublinie i Wydziału Farmaceutycznego Collegium Medicum w Krakowie wykazały, że materiały wyraźnie przyśpieszają procesy gojenia ubytków tkanki kostnej w obrębie stawu kolanowego królików. ,,Wyniki są bardzo obiecujące. Mogą stanowić podstawę do tego, by ubiegać o stosowanie tych materiałów w badaniach klinicznych" - zaznaczyła uczona.

     Podkreśliła, że do tego jednak daleka droga, bo o możliwość wykorzystania opracowanego biomateriału w badaniach klinicznych powinien wystąpić producent, który podejmie kroki o wpisanie go do rejestru wyrobów medycznych, a potem rozpocznie jego wytwarzanie. ,,My, jako uczelnia, możemy służyć naszą wiedzą, doświadczeniem, ale sami w laboratoriach nie możemy produkować wyrobów medycznych" - powiedziała.

     Jak wyjaśnia prof. Pamuła zagadnieniami regeneracji tkanki kostnej zajmuje się obecnie wiele ośrodków naukowo-badawczych na świecie, a opracowanie biomateriałów odpowiednich do tego celu, w znacznej mierze mogłoby pomóc coraz większym rzeszom osób, których problemy te dotyczą obecnie i będą dotyczyły w przyszłości. 

    Prognozy demograficzne wskazują, że średnia oczekiwana długość życia nadal będzie ulegała wydłużeniu i coraz więcej ludzi będzie zapadało na choroby cywilizacyjne związane z pogorszenie jakości tkanki kostnej, takie jak np. osteoporoza czy zwyrodnienia stawów.

     ,,Jeśli uwzględni się jeszcze wzrost liczby urazów wynikający z postępu cywilizacyjnego, trybu życia i wypadków komunikacyjnych, to oczywiste jest, że będzie również wzrastało zapotrzebowanie na materiały i technologie wspomagające regenerację tkanki kostnej"  - zauważyła uczona.

     PAP - Nauka w Polsce, Ewelina Krajczyńska

     agt/

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Materiał rodny jest terminem używanym w odniesieniu do nuklidów które generalnie nie podlegają wymuszonemu rozszczepieniu (nie są rozszczepialne przez neutrony termiczne) ale z których materiał rozszczepialny jest generowany przez absorpcję neutronów i kolejne po niej przemiany jądrowe. Materiały rodne które występują naturalnie i mogą zostać przekształcone w materiał rozszczepialny przez promieniowanie neutronowe w reaktorze jądrowym obejmują: Materiały funkcjonalne – materiały zmieniające kształt i właściwości fizyczne pod działaniem pól zewnętrznych: Właściwości materiałowe – cecha każdego materiału zdefiniowanego jako kompozycja chemiczna w określonych warunkach fizycznych. Zależnie od warunków fizycznych, wartości właściwości materiałowych dla pojedynczego materiału mogą być różne. Nie są to więc właściwości materiału takie, jak np. skład chemiczny.

    Miękisz spichrzowy – jedna z tkanek roślinnych, miękiszowych. Magazynuje, gromadzi materiały zapasowe (skrobia, tłuszcze, białka) lub wodę. Komórki miękiszu magazynujące substancje pokarmowe najczęściej maja cienkie ściany komórkowe. Wyjątkiem są komórki odkładające hemicelulozę. Rolę tkanki spichrzowej może spełniać miękisz łodygi, korzeniach, nasion oraz owoców. W łodydze i korzeniu materiały zapasowe gromadzone są w miękiszu kory pierwotnej, promieni łykodrzewnych, a także miękisz drzewny i miękisz łykowy. Tkanka spichrzowa jest szczególnie dobrze rozwinięta w korzeniach. Na przykład u roślin z rodzaju Robinia może stanowić do 60% objętości tego organu. W pniu objętość tkanki spichrzowej dochodzi do 40%. Miękisz gromadzący wodę jest szczególną odmianą miękiszu spichrzowego nazywaną miękiszem wodnym. Komórki miękiszu wodnego mają duże wakuole, w których magazynowana jest woda. Wszystkie elementy magazynujące substancje zapasowe i wodę określane są jako układ spichrzowy. SSC - grupa materiałów wybuchowych inicjujących/miotających, dzieląca się na: SSC, SSCR, SACSR, SASR, SAR - gdzie każda pojedyncza litera oznacza jeden składnik materiału.

    Terminem germplasm określa się zbiór materiału genetycznego organizmu. Materiał genetyczny roślin przechowuje się jako zbiór nasion. Największym projektem zajmującym się zachowaniem zbioru materiałów genetycznych jest International Treaty on Plant Genetic Resources for Food and Agriculture. Mrozoodporność – odporność materiału na cykliczne zamrażanie i odmrażanie. Stopień mrozoodporności przyjmuje się na podstawie wskaźnika N, oznaczającego liczbę cykli zamrażania i rozmrażania. Jest on spełniony, jeśli po odpowiedniej liczbie cykli próbka nie wykazuje pęknięć, masa ubytków (zniszczone krawędzie, odpryski) nie przekracza 5%, a obniżenie wytrzymałości na ściskanie w stosunku do próbek niezamrażanych jest nie większe niż 20%.

    Biomateriał (zwany też materiałem biomedycznym) - materiał, z którego można produkować urządzenia i elementy, mające bezpośredni kontakt z tkankami organizmu. Z biomateriałów produkuje się implanty (np. protezy ortopedyczne, naczyniowe), a także pokrywa się nimi powierzchnie urządzeń wszczepianych do wnętrza organizmu (np. rozrusznik serca, sztuczne zastawki serca, elektrody endokawitarne, stenty), lub przeznaczonych do długotrwałego kontaktu z organizmem (np. rurki intubacyjne, cewniki, dreny, nici chirurgiczne). Ścieranie (zużycie ścierne) - niszczenie wierzchniej warstwy współpracujących, poruszających się względem siebie części. Ubytek materiału jest spowodowany oddzielaniem cząstek materiału na skutek rysowania, mikroskrawania lub bruzdowania. (Mikroskrawanie to odrywanie nierówności, ubytek. Rysowanie to nieciągłości, pękanie wgłębne. Bruzdowanie to przemieszczenia materiału.)

    Gospodarka materiałowa (ang. Materials management) – całokształt zjawisk i procesów związanych z gospodarowaniem materiałami na wszystkich szczeblach zarządzania. Do gospodarki materiałowej zalicza się procesy pozyskania, zapotrzebowania i wykorzystania materiałów we wszystkich fazach procesu gospodarczego oraz ich przemieszczania (dostawy).

    Materiały ognioodporne (ogniotrwałe) – materiały stosowane w urządzeniach przenaczonych do pracy w wysokiej temperaturze albo w obecności ognia. Angielski termin "refractory" odnosi się do żarowytrzymałości, czyli odporności mechanicznej materiału w wysokiej temperaturze, podczas gdy wyróżnia się jeszcze pojęcie żaroodporności, czyli oporności korozyjnej w tych warunkach.

    Materiał - pojęcie używane w grafice 3D odnoszące się do zespołu cech powierzchni obiektu trójwymiarowego przetwarzanego w programie graficznym lub bibliotece programistycznej; oprogramowanie użytkowe pozwala zwykle tworzyć zestawy materiałów, które następnie można wielokrotnie używać. Materiałoznawstwo maszynowe – dziedzina materiałoznawstwa zajmująca się materiałami używanymi do budowy konstrukcji, urządzeń, maszyn i instalacji mechanicznych, energetycznych i elektrycznych.

    Nasiąkliwość wagowa w budownictwie – jest to właściwość fizyczna materiałów budowlanych, która określa się stosunkiem masy wody wchłoniętej przez materiał do masy tego materiału w stanie suchym, wyrażonym w procentach. Nasiąkliwość wagowa (nw) - wyraża się wzorem : Włókno – podstawowa jednostka struktury wielu materiałów, która charakteryzuje się znaczną długością i niewielkim przekrojem. Zwykle przyjmuje się, że włóknem jest struktura, której długość jest minimum 100 razy większa od jej przekroju. Włókna występują zarówno w materiałach naturalnych jak i produkowanych przez człowieka. Niektóre materiały są wykonane prawie wyłącznie z włókien, podczas gdy w innych włókna stanowią tylko jeden z elementów wzmacniających ich strukturę.

    Cięcie – jest to operacja rozdzielania materiału. Zaliczana jest do jednego z procesów obróbki plastycznej, polegającego na oddzielaniu jednej części materiału od drugiej. Cięcie stosowane jest najczęściej w obróbce materiałów, która polega na wytworzeniu takiego stanu naprężenia w żądanym miejscu, aby nastąpiło w nim pęknięcie obrabianego przedmiotu.

    Dodano: 13.02.2012. 07:40  


    Najnowsze