Plastimplantatet som imiterer beinstruktur
Plastimplantatet som imiterer beinstruktur
Forskere fra National University of Science and Technology "MISIS" har utviklet et beinimplantat, med en kjerne av porøs høymolekylær polyetylen og PEEK-skall, polyetereterketon. Ved å kombinere disse to polymerene, som begge har unike egenskaper, var det mulig å lage et implantat som etterligner beinstrukturen, er sterk og elastisk.
Dette skriver Plastforum SE.
Ultra-molekylær polyetylen (UHMWPE) og polyetereterketon (PEEK) er blant de mest brukte materialene i ortopedi. UHMWPE brukes tradisjonelt som erstatningsmateriale for ledd, og PEEK på grunn av dets styrke for implantater i ryggkirurgi. PEEK er også et ganske dyrt materiale, noe som betyr at det brukes mindre ofte enn UHMWPE.
Forskere fra Center of Composite Materials (NUST MISIS) brukte den tidligere utviklede teknikken for å danne porøse biomimetiske materialer og deretter utført en eksperimentell komparativ analyse av de mekaniske egenskapene til modifisert UHMWPE og PEEK.
Som et resultat krystalliserte et fundamentalt nytt hybridmateriale som kombinerer de anvendelige egenskapene til begge polymerene.
- Da vi prøvde å etterligne en naturlig porøs beinstruktur og lage et implantat av UHMWPE, bestemte vi oss for å gjøre dette med PEEK også. Da testet og sammenlignet vi materialets kompresjonsegenskaper, sier Fedor Senatov, forskningsdirektør ved Center of Composites Materials.
Etter en rekke mindre vellykkede forsøk besluttet teamet å lage et hybrid sylindrisk implantat, kjernen og skallet av den er laget av henholdsvis myk, porøs UHMWPE og hard, ikke-porøs PEEK. Test av implantatets mekaniske styrke viste at dens egenskaper nesten helt samsvarer med det normale menneskebeinet.
Det trabekulære beinet har en elastisk modul fra 0,001 GPa til 0,002 GPa, og den porøse UHMWPE-forbindelsen er ca. 0,002 GPa. Det kortikale beinet har en elastisk modul på ca. 11 GPa og PEEK har en modul på ca 9 GPa.
Imitasjonen av det menneskelige beinet er ikke den eneste fordelen med implantatet. En annen fordel er at det porøse elementet tillater beinet å "trenge" inn i implantatet. Dette betyr at fiksjonsplatene kan over tid fjernes, og implantatet vil da fungere som et ben. I tillegg, fordi PEEK-forbruket vil redusere, vil denne typen implantat bli billigere.
Forskerne vil nå fortsette sin forskning i to retninger: De vil teste hybridmaterialet in vivo og arbeide for å forsøke å legge til biokeramikken til implantatoverflaten for å akselerere regenerering i det erstattede beinområdet.