Fastän Artificiell höft- eller knäprotes Är utformade för att hålla flera år, cirka 17% av patienterna som får ett totalt gemensamt ersättningsbehov Tidig ersättning kirurgi - Ett förfarande som kan orsaka allvarliga komplikationer för äldre patienter.

För att hjälpa till att minimera behovet av dessa operationer har ett team av kemiska ingenjörer på MIT utvecklat En ny beläggning för implantat Som kan hjälpa dem att bättre hålla sig vid patientens ben, vilket förhindrar för tidigt misslyckande.

Studien publiceras i tidskriften Avancerade material .

Paula Hammond, David H. Koch professor i teknik vid MIT och senior författare av studien förklarade:

"Detta skulle tillåta implantatet att vara mycket längre, till dess naturliga livstid, med lägre risk för misslyckande eller infektion."

Enligt Hammond och huvudförfattare Nisarg Shah, en doktorand i Hammond's lab, kan beläggningen också användas för att förbättra tandimplantat och hjälpa till att läka frakturer.

För närvarande säkras konstgjorda höfter och knän med bencement, en polymer som liknar glas när det härdas. Men hos vissa patienter spricker detta cement så att implantatet lossnar från benet. Som ett resultat upplever patienten förlust av rörlighet och kronisk smärta.

Shah sa:

"I ett sådant fall avlägsnas implantatet och ersätts, vilket orsakar enorm sekundär vävnadsförlust hos patienten som inte skulle ha hänt om implantatet inte hade misslyckats.

Vår idé är att förhindra misslyckande genom att belägga dessa implantat med material som kan inducera ett infödd ben som genereras i kroppen. Det benet växer in i implantatet och hjälper till att fixa det på plats."

Den nya beläggningen består av en mycket tunn film som ligger mellan 100 nanometer och en mikron tjock. Den består av lager av material som hjälper till att uppmuntra till snabb tillväxt av ben, såsom hydroxiapatit, en naturlig benkomponent som är framställd av kalcium och fosfat. Detta material lockar mesenkymala stamceller från benmärgen och ger ett gränssnitt för bildandet av nytt ben, medan det andra laget frisätter en tillväxtfaktor, vilket uppmuntrar mesenkymala stamceller att omvandlas till benproducerande celler som kallas osteoblaster.

Efter formning genererar osteoblasterna nytt ben för att fylla i utrymmena som omger implantatet och säkra det till det befintliga benet. Enligt forskarna skapar en hälsosam vävnad i detta utrymme en starkare bindning och sänker risken för bakteriell infektion runt implantatet avsevärt.

Shah förklarade:

"När bencement används, skapas dödutrymme mellan det befintliga benet och implantatstammen, där det inte finns några blodkärl. Om bakterier koloniserar detta utrymme skulle de fortsätta att föröka sig, eftersom immunsystemet inte kan nå och förstöra dem. Beläggning skulle vara till hjälp för att förhindra att det uppstår."

Teamet belyser att även om det tar minst två till tre veckor för att benet ska fylla i och säkra implantatet, skulle patienterna kunna gå och göra fysisk terapi under denna period.

Även om tidigare ansträngningar för att belägga ortopediska implantat med hydroxiapatit har gjorts, tenderar filmerna att lossna från implantatet, eftersom de är ganska tjocka och instabila. Dessutom har andra studier försökt injicera tillväxtfaktor eller deponerar den direkt på implantatet, men det brukar inte vara tillräckligt för att få effekt eftersom flertalet av det rinner bort från implantatplatsen.

Genom att använda en teknik som kallas lager-för-lager-montering, kan forskarna styra hur tjock filmen är, liksom hur mycket tillväxtfaktor som släpps ut. Förfarandet innefattar att lägga ned varje önskad komponent, en i taget tills den önskade läkemedelsammansättningen och tjockleken uppnås.

Shah sa:

"Det här är en stor fördel eftersom andra system hittills verkligen inte har kunnat styra mängden tillväxtfaktor som du behöver. Många enheter måste vanligtvis använda kvantiteter som kan vara storleksordningar mer än du behöver, vilket kan leda till Oönskade biverkningar."

För närvarande testar laget denna beläggning i djurstudier och har funnit att beläggningarna resulterar i snabb benbildning, vilket säkerställer implantaten på plats.

Enligt Shah kan denna beläggning också användas för fixeringsplattor och skruvar som används för att ställa benfrakturer. "Det är mycket mångsidigt. Du kan applicera det på vilken geometri som helst och ha jämn beläggning runt omkring."

Dessutom kan beläggningen användas i tandimplantat. Vanligtvis innebär implantering av en artificiell tand att en inskruvad skruv är inbäddad i käften, men innan den nya kronan kan fästas på skruven måste patienten vänta flera månader för att skruven ska stabilisera genom att integrera med den omgivande benvävnaden. Enligt forskarna kan detta minskas till en enstegs process där patienten får hela implantatet med en version av dessa beläggningar.

Studien mottog finansiering från National Institute of Health National Institute on Aging och genomförd vid David H. Koch Institute for Integrated Cancer Research med stöd från Institute for Soldier Nanotechnologies at MIT.

Lördagsintervju 11 - Lars Bern om 50 års felaktiga kostråd som gör oss sjuka. (Video Medicinsk Och Professionell 2024).