Un gruppo internazionale di scienziati dei materiali del NUST MISIS Center for Composite Materials ha sviluppato un composito polimerico-ceramico bioattivo per il fissaggio di impianti e il ripristino di difetti ossei nel cranio. Una composizione innovativa del materiale a base di bioceramica derivata dal guscio d'uovo fornisce una maggiore resistenza e biointegrazione degli impianti. I risultati del lavoro sono stati pubblicati sulla rivista scientifica internazionale Journal of Asian Ceramic Society .

Il polimetilmetacrilato (PMMA) è un polimero sintetico utilizzato dai chirurghi come "cemento osseo" grazie alle sue proprietà di autoindurimento e resistenza. Ma questo materiale è bioinerte per sua natura, ha quindi una debole interazione chimica e biologica con i tessuti viventi e difficilmente si integra con le ossa.

Gli scienziati stanno studiando attivamente il PMMA per "ottimizzarlo" per un'applicazione più ampia in vari campi biomedici, Per esempio, garantire un fissaggio affidabile di articolazioni/impianti artificiali, fissatori dentali, chiusura di difetti cranici in varie lesioni, eccetera.

Il team del NUST MISIS Center for Composite Materials ha risolto questo problema modificando il polimetilmetacrilato, aggiungendo diopside, un materiale della categoria delle bioceramiche ai silicati. È noto per proprietà come la mancanza di tossicità per le cellule viventi, biodegradabilità e capacità di stimolare l'osteogenesi, la formazione di tessuto osseo sulla sua superficie.

"I gusci d'uovo hanno benefici per la salute come la mineralizzazione e la crescita delle ossa, trattamento dell'osteoporosi, e sono quindi utilizzati come innesto osseo. Abbiamo adottato un approccio conveniente al riciclaggio dei rifiuti organici per migliorare la qualità della vita dei pazienti con malattie ossee. Per la produzione di compositi, è stato utilizzato il diopside ottenuto dai gusci d'uovo, "dice Inna Bulygina, coautore dello studio, Studente iPhD in Scienze dei Biomateriali presso NUST MISIS.

Gli sviluppatori hanno proposto di ottimizzare il materiale aggiungendo ceramiche bioattive alla matrice polimerica PMMA.
"Di conseguenza, abbiamo ottenuto un materiale composito poroso PMMA/diopside, che è stato prodotto con il metodo della colata a solvente. Durante gli esperimenti, abbiamo provato diverse proporzioni di diopside:25%, 50% e 75%, " ha aggiunto Rajan Choudhary, uno degli autori dello sviluppo, PostDoc presso NUST MISIS.

Secondo lo scienziato, il processo di formazione e riassorbimento osseo è noto per essere regolato da diversi agenti, compresi i fattori di crescita, proteine ​​e ormoni. Allo stesso tempo, vari ioni, come il fosforo, calcio, stronzio, magnesio e biossido di silicio, sono coinvolti nella rigenerazione, mineralizzazione e metabolismo delle ossa, e sono questi elementi che assicurano l'introduzione del diopside nel composito.

"I campioni contenenti il ​​50% di diopside hanno mostrato il miglior risultato:hanno dimostrato un aumento di 4 volte della resistenza alla compressione, e dopo 4 settimane di test in vitro hanno mostrato una buona capacità di depositare minerali ossei sulla loro superficie. Allo stesso tempo, abbiamo scoperto che le proprietà meccaniche dei compositi porosi ottenuti corrispondono alle proprietà dell'osso spugnoso del corpo umano, " ha aggiunto Rajan Choudhary.

Secondo gli scienziati, i rifiuti delle industrie agroalimentari possono essere utilizzati per la produzione industriale di materiale chirurgico. Però, collezione, la pulizia e il riciclaggio richiederanno la raccolta differenziata dei rifiuti.

Attualmente, gli sviluppatori stanno completando una serie di test di laboratorio sui campioni ottenuti.