El turbo boost de curación ósea ofrecido por 'magic metal'

Un revestimiento inusual de "nanocables" para implantes médicos pronto puede ayudar a que los huesos rotos y los reemplazos de articulaciones se curen más rápido.

La Universidad Estatal de Ohio informa que los ingenieros de investigación descubrieron que las células óseas crecen y se reproducen casi dos veces más rápido en una superficie texturizada hecha de alambres de óxido de metal, cada decenas de miles de veces más delgadas que un cabello humano.

Los ingenieros han desarrollado una técnica asequible para crear estos cables, que describen en un artículo publicado en la edición actual de la revista Cerámica Internacional. La investigación sugiere que el recubrimiento podría ayudar al hueso sano a formar una fuerte unión con un implante de metal.

Cultivo de nanocables

El equipo de la Universidad Estatal de Ohio llama a su proceso "Nanoestructuras por diseño de materiales".

Sheikh Akbar, profesor de ciencia de los materiales e ingeniería en el estado de Ohio, explica:

"Lo realmente emocionante de esta técnica es que no tenemos que tallar los nanocables de una pieza sólida de metal o aleación.

Podemos cultivarlos desde cero, explotando la física y la química de los materiales ".

Co-asesorado por Suliman Dregia, profesor asociado de ciencia e ingeniería de materiales, el equipo del Prof. Sheikh Akbar ha podido hacer crecer los cables adaptando la mezcla de materiales y gases dentro de un horno.

A temperaturas de alrededor de 1,300 grados Fahrenheit, finos filamentos de dióxido de titanio se elevaron desde una superficie lisa de titanio.

Magia de titanio

Se esperaba el aumento de los filamentos finos, pero lo que sucedió después no. Cada cable comenzó a envolver una capa protectora de óxido de aluminio alrededor de sí mismo, como una capa de corteza alrededor del tronco de un árbol. Esto tendría sentido si los científicos hubieran estado trabajando con una aleación de titanio que contuviera aluminio. Pero estaban trabajando con titanio puro, por lo que no está claro cómo se formó este revestimiento de aluminio.

"Es extraño que no comprendamos completamente por qué este proceso funciona de la manera en que lo hace. Vamos a tener que hacer un buen microscopio para resolverlo, pero sí sabemos que los cables solo se forman en las condiciones adecuadas, "Dijo el profesor Sheikh Akbar.

En las pruebas, los investigadores desarrollaron células de cáncer de hueso en tres superficies diferentes: titanio liso, dióxido de titanio liso y la alfombra de nanocables. Eligieron células cancerosas porque son particularmente resistentes y también se reproducen de la misma manera que las células óseas sanas.

Crecimiento acelerado

La mayor diferencia en el crecimiento celular ocurrió en las primeras 15 horas de prueba, cuando los investigadores midieron una concentración un 20% mayor de la enzima fosfatasa alcalina de crecimiento óseo en las células que crecen en los nanocables. Al final del estudio, había alrededor de 90,000 células por centímetro cuadrado en la superficie de los nanocables, un 80% más de densidad que en las otras dos superficies.

El coautor del estudio Derek Hansford, profesor asociado de ingeniería biomédica y ciencia e ingeniería de materiales, dijo que el recubrimiento podría ayudar a las personas que tienen reemplazos de cadera y rodilla, implantes dentales o huesos rotos que requieren tornillos y placas para su reparación.

Impulso barato para implantes

Derek Hansford dijo:

"Esperamos que este tratamiento superficial se convierta en una modificación fácil de implementar en los implantes de titanio para ayudarlos a formar una interfaz más fuerte con el tejido óseo circundante.

Una interfaz más fuerte significa que los implantes y los huesos podrán compartir mejor las cargas mecánicas, y podemos preservar mejor el hueso sano y el tejido blando alrededor del sitio del implante ".

El Prof. Sheikh Akbar cree que el precio es correcto para el desarrollo comercial. Alrededor de $ 100 en papel de aluminio proporciona suficiente material para hacer cientos de muestras. El método difícilmente podría ser más simple: configure la mezcla correcta de materiales y gases en un horno de laboratorio, presione el botón "Encendido", siéntese y espere.

"En serio, si pasaras el día en mi laboratorio, podrías aprender a hacerlo tú mismo" El Prof. Sheikh Akbar dijo.

Su equipo ahora está explorando otras combinaciones de materiales y gases para crear diferentes formas de tamaño nanométrico para el crecimiento celular y la detección química en un programa financiado parcialmente por la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU.

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