Крошечные чешуйки могут служить безопасным материалом в имплантатах для укрепления костей и суставов.

Ученые хотели бы воссоздать эту уникальную структуру — они могут представить себе применение от медицинских имплантатов до гибкой электроники, — но оказалось, что это сложно с использованием неорганических материалов. Но исследователи из Чикагского университета опубликовали концепцию использования природного минерала, называемого кальцитом, для «выращивания» чешуек, которые могут прикрепляться к мягким материалам. Однажды такая установка может служить водонепроницаемым имплантатом для укрепления костей или суставов.

В настоящее время хирурги используют конструкции из синтетических полимеров, но, хотя их легко лепить, со временем они могут разрушаться. Вместо этого команда UChicago начала с двух материалов, совместимых с корпусом.

Силикон — это гибкий, эластичный материал, который часто используется в хирургических имплантатах, поскольку он не вступает в реакцию с тканями человека. Кальцит — распространенный твердый минерал, который многие моллюски и устрицы используют в своих раковинах (хрупкие звезды, связанные с морскими звездами, используют кальцит в глазах, как и древние трилобиты).

К счастью, одно из фирменных блюд Asst. Химическая лаборатория профессора Божи Тиана объединяет твердые и мягкие материалы на молекулярном уровне.В статье, опубликованной прошлой осенью в Nature Communications, Тиан и его сотрудники разработали систему крохотных двусторонних крючков, сделанных из кальцита, которые могут «расти» из силикона в ткань и фиксироваться на месте.«Силикон сам по себе не обездвиживает компоненты ткани, а кальцит сам по себе слишком жесткий, но их комбинация работает очень хорошо», — сказал Тиан. «В результате получается прочная и гибкая конструкция».

Крошечные структуры, каждая размером с эритроцит, имеют форму гантелей. Один конец зацепляется за силикон; другой выступает над поверхностью. Команда попыталась положить сверху полоску выращенной в лаборатории ткани. Гантели собирали кальций из клеток и врастали в ткань, закрепляясь на месте.

Одна приятная особенность заключается в том, что имплант можно было изготовить с помощью «крючков» только в очень определенных местах. «Этот метод особенно полезен для биологической адгезии, когда вы хотите наносить клей очень экономно, чтобы не мешать организму больше, чем необходимо», — сказал Джесок Йи, постдокторант и первый автор этой статьи.В исследовании использовались рентгеновские лучи и оборудование из Advanced Photon Source и Центра наноразмерных материалов в Аргоннской национальной лаборатории.Другими соавторами УЧикаго были Юаньвэнь Цзян и Иво Петерс.

Другие авторы были из Аргонна, Китайского университета науки и технологий, Саутгемптонского университета в Великобритании и Ханьянского университета в Южной Корее.


Новости со всего мира