La guarigione delle ossa rotte potrebbe essere più semplice con un dispositivo che fornisce sia un'impalcatura su cui l'osso possa crescere sia una stimolazione elettrica per spingerlo in avanti, Gli ingegneri di UConn hanno riferito il 27 giugno sul Journal of Nano energia .

Sebbene le fratture ossee minori di solito guariscano da sole, le grandi fratture con pezzi di osso frantumati o mancanti sono più difficili da riparare. L'applicazione di un minuscolo campo elettrico al sito della frattura per imitare il campo elettrico naturale del corpo aiuta le cellule a rigenerarsi. Ma i dispositivi medici che lo fanno sono solitamente ingombranti, fare affidamento su cavi elettrici o batterie tossiche, richiedono un intervento chirurgico di rimozione invasivo, e non può fare molto per lesioni gravi.

Ora, un gruppo di ingegneri biomedici di UConn ha sviluppato un'impalcatura di polimero non tossico che genera anche un campo elettrico controllabile per incoraggiare la crescita ossea. L'impalcatura aiuta il corpo a superare grandi fratture. Sebbene molti scienziati stiano esplorando l'uso di impalcature per incoraggiare la crescita ossea, l'associazione con la stimolazione elettrica è una novità.

Il team ha dimostrato il dispositivo in topi con fratture del cranio.

La tensione elettrica generata dall'impalcatura è molto piccola, solo pochi millivolt. E unicamente per questo tipo di dispositivo, la tensione è generata tramite ultrasuoni comandati a distanza. Gli ultrasuoni fanno vibrare l'impalcatura polimerica, che poi crea un campo elettrico (materiali che creano elettricità dalle vibrazioni, o vice versa, sono chiamati piezoelettrici.) Per aiutare a guarire una frattura della coscia, Per esempio, lo scaffold polimerico può essere impiantato attraverso l'osso rotto. Dopo, la persona con l'osso rotto può far oscillare la bacchetta a ultrasuoni sulla propria coscia. Non c'è bisogno di batterie, e non c'è bisogno di un intervento chirurgico di rimozione invasivo una volta che l'osso è guarito.

"Il campo elettrico si riferisce al segnale naturale generato dal tuo corpo nel punto della lesione. Possiamo sostenere quella tensione, su richiesta e reversibile, " per quanto tempo è necessario utilizzare gli ultrasuoni, afferma Thanh Nguyen, ingegnere biomedico di UConn. Il polimero piezoelettrico che Nguyen e i suoi colleghi usano per costruire l'impalcatura è chiamato acido poli(L-lattico), o PLA. Oltre ad essere atossico e piezoelettrico, Il PLLA si dissolve gradualmente nel corpo nel tempo, scomparendo man mano che il nuovo osso cresce.

"Il campo elettrico creato dallo scaffold piezoelettrico PLLA sembra attrarre le cellule ossee nel sito della frattura e promuovere l'evoluzione delle cellule staminali in cellule ossee. Questa tecnologia può eventualmente essere combinata con altri fattori per facilitare la rigenerazione di altri tessuti, come cartilagine, muscoli o nervi, "dice Ritopa Das, uno studente laureato nel gruppo di Nguyen e il primo autore del documento pubblicato.

Attualmente Nguyen e i suoi colleghi stanno lavorando per rendere il polimero più favorevole alla crescita ossea, in modo che guarisca più rapidamente una grande frattura. Stanno anche cercando di capire perché i campi elettrici incoraggiano la crescita ossea. L'osso stesso è in qualche modo piezoelettrico, generando una carica superficiale quando l'osso è stressato dalle attività della vita quotidiana. Quella carica superficiale incoraggia la crescita di più ossa. Ma gli scienziati non sanno se è perché aiuta le cellule ad aderire alla superficie dell'osso, o se rende le cellule stesse più attive.

"Una volta compreso il meccanismo, possiamo escogitare un modo migliore per migliorare il materiale e l'intero approccio alla stimolazione dei tessuti, " dice Nguyen.