Zabudnuté heslo?
Prihlásenie

Povlak inšpirovaný hmyzom pre lepšie kostné a kĺbové implantáty

Povlak inšpirovaný hmyzom pre lepšie kostné a kĺbové implantáty
Autor:
Roman Mališka
Zverejnené:
26. 5. 2023
Hodnotenie:
Už ste hlasovali.

Vedci, ktorí sa inšpirovali krídlami vážok a cikád, vyvinuli nový povlak pre ortopedické implantáty. Nielenže ničí škodlivé baktérie, ale tiež monitoruje stres v systéme, čo znamená, že môže varovať pred blížiacim sa zlyhaním implantátu.

Biomimikry, prax vytvárania predmetov vyrobených človekom na základe pozorovaní prírodného sveta, je už roky silným hnacím motorom inovácií v lekárskej komunite. Výskumníci z Illinoisskej univerzity v Urbana-Champaignsa sa teraz opäť obrátili na prírodu a hľadali riešenie na poťahovanie implantátov. Pozreli sa pritom na krídla vážok a cikád bojujúcich proti baktériám, aby vyriešili pretrvávajúci problém infekcie, ktorá vzniká z ortopedických implantátov.

Podľa vedúceho štúdie Qing Cao, neexistuje primeraný spôsob, ako sa vysporiadať s infekciami, ktoré postihujú až 10 % pacientov s implantátmi. Súčasné úsilie o použitie iónov ťažkých kovov na boj proti baktériám môže tiež spôsobiť poškodenie okolitého tkaniva, a implantáty potiahnuté antibiotikami nakoniec zlyhajú, keď sa minú chemikálie. Nie sú tiež účinné v boji proti baktériám rezistentným na antibiotiká, čo je rastúci problém vo svete medicíny.

Cao a jeho tím teda vytvorili tenký fóliový povlak pre implantáty, ktorý na jednej strane pozostáva z nanostĺpikmi, aké sa nachádzajú v krídlach hmyzu. Keď sa bakteriálne bunky dostanú do kontaktu s nanostĺpikmi, sú prepichnuté a odumierajú.

Na počítačovej ilustrácii povlaku predstavuje fialová oblasť nanostĺpiky, na ktorých sa objavujú baktérie, zatiaľ čo obvody predstavujú komponenty snímajúce stres.

„Použitie mechanického prístupu k zabíjaniu baktérií nám umožnilo obísť veľa problémov s chemickými prístupmi a zároveň nám poskytlo flexibilitu potrebnú na aplikáciu povlaku na povrchy implantátov,“ povedal profesor patobiológie Gee Lau, spoluautor štúdie. .

Výskumníci, ktorí neboli spokojní s riešením jedného z problémov s ortopedickými implantátmi, si uvedomili, že ich povlak by mohol vyriešiť ďalší, ktorým je zlyhanie zariadenia. Cao hovorí, že aj tento problém sa týka asi 10 % všetkých pacientov, ktorí dostanú implantáty.

Takže na druhú stranu povlaku výskumníci vložili flexibilné mikrosenzory, ktoré boli schopné merať mechanické namáhanie implantátov, na ktoré bol aplikovaný povlak. Vedci tvrdia, že to nielenže umožní lekárom vedieť, ako sa telo okolo implantátu hojí, ale mohlo by to poslať varovania, ak by bol tlak na umelý kĺb príliš veľký.

Povlak bol aplikovaný na štandardný chrbtový implantát u oviec, kde úspešne meral mechanické namáhanie.

V testoch na zvieratách povlaky fungovali dobre, odvrátili baktérie u myší a vysielali stresové signály späť z miechových implantátov u oviec. Zatiaľ čo súčasný povlak potrebuje externý zdroj napájania, vedci tvrdia, že teraz pracujú na bezdrôtovom riešení.

„Tieto typy antibakteriálnych povlakov majú veľa potenciálnych aplikácií a keďže náš používa mechanický mechanizmus, má potenciál pre miesta, kde by chemikálie alebo ióny ťažkých kovov, ako sa teraz používajú v komerčných antimikrobiálnych povlakoch, boli škodlivé,“ povedal Cao.

Štúdia bola nedávno publikovaná v magazíne Science.