Разработан революционный органический материал для изготовления ортопедических имплантатов

Категория: Hовости

Рационнальное использование пивной дробиныВ ходе исследования ученые разработали биосовместимые материалы из пищевых отходов, в частности из пивной дробины (жмыха), чтобы использовать их в качестве поддерживающего материала при регенерации костной ткани.

Такой революционный материал можно рассматривать как альтернативу протезам, которые изготавливают из овечьих костей или синтетических материалов, что не только обходится дороже, но и наносит существенный вред окружающей среде.

Исследование было проведено учеными из Центра биомедицинских технологий Мадридского политехнического университета (Centre for Biomedical Technology of Universidad Politécnica de Madrid) и Институтом прикладных наук и Институтом катализа и нефтехимии Высшего совета научных исследований Испании (Consejo Superior de Investigaciones Científicas) в сотрудничестве с филиппинской компании продуктов питания и напитков Mahou и Createch Co.

Дробина, полученная в процессе варки пива, содержит основные химические элементы, найденные в костях: фосфор, кальций, магний и кремний. После определенной обработки эту дробину можно использовать как материал для поддержания кости, в качестве протеза или костного трансплантата, тем самым способствуя регенерации костной ткани.

Применение отходов пищевой промышленности является отличной альтернативой другим материалам, используемым для восстановления костной ткани, так как эти отходы богаты на полезные химические элементы. К тому же их применение позволяет сократить негативное воздействие пищевых отходов на окружающую среду.

На данный момент наиболее широко используемыми материалами для лечения костных заболеваний являются синтетические материалы, которые используют на замену костной ткани. Суть терапевтического воздействия базируется на использовании жестких пористых каркасов, изготовленных из биосовместимых материалов, для поддержания формы кости. Благодаря этому кости обеспечивается механическая стабильность и покой, что способствует росту новой костной ткани.

Изготовление ортопедических имплантатов из пивной дробиныВ качестве материала для ортопедических имплантатов часто используют синтетические фосфаты кальция, так как по составу они схожи с костной тканью. Эти соединения получают в результате химических реакций сложного синтеза при использовании токсичных реагентов (например перекиси бензоила и анилина) и кальцинировании при высоких температурах, часто достигая 1500°С. После добавления кремния путем гидролиза тетраэтоксисилана и спекания при более 1100°С образуется биокерамика.

Однако с помощью отходов пивоварения материалы для ортопедических целей можно сделать более органическими и дешёвыми. В 2012 году отрасль пивоварения в Испании составила €2990 млн, почти полностью покрывая общее производство солода и хмеля в стране. Наиболее распространенными отходами производства являются дробина, дрожжи и солод. Дробина состоит из использованного солода и на этом этапе больше не преобразовывается. Поэтому, а также и потому что она дешево стоит, пивную дробину широко используют в качестве корма для скота.

В рамках этого исследования жмых был переработан, что и позволило получить новый материал, богатый на кремний, фосфор, кальций и магний. Исследование проходило в два этапа. Сначала было установлена биосовместимость клеток кости и материала из пивного жмыха путем анализа жизнеспособности остеобластов при присутствии порошковых компонентов материала. Затем после прессования и спекания материала, который приобрел твердую форму, была изучена способность клеток костной ткани взаимодействовать с клетками материала. Анализ материала из пивной дробины показал наличие взаимосвязанных пор диаметром в 50-500 микрон, что очень схоже со строением костной ткани.

Все это будет способствовать полной васкуляризации и регенерации после внедрения костного имплантата.

Twitter
Нравится

Hовости