Materialwissenschaftler der Universität Jena entwickelt haben, die einen Knochenersatz auf Basis von calcium-Phosphat-Zement und verstärkt mit Kohlenstoff-Fasern. Die Fasern erhöhen, Schäden Toleranz und sorgen dafür, dass Risse im material selbst reparieren.
Der Körper in der Lage ist die Behandlung vieler Verletzungen und Wunden ganz von selbst. Selbstheilungskräfte Reparatur Hautabschürfungen und ermöglichen den Knochen zu stricken wieder zusammen. Jedoch, ärzte haben oft eine helfende hand zu reparieren Knochen nach einer Fraktur oder auf einen Fehler zurückzuführen. Zunehmend Knochenersatzmaterialien verwendet, die teilweise oder vollständig Wiederherstellung von form und Funktion des Knochens an der Stelle der Beschädigung. Um sicherzustellen, dass solche Implantate müssen nicht ersetzt oder repariert werden durch umfangreiche Operation im Falle von Schäden, sollten Sie selbst über self-healing-Fähigkeiten. Materialwissenschaftler der Friedrich-Schiller-Universität Jena ist es jetzt gelungen, einen Knochen-Ersatz-material, das minimiert das Ausmaß der Schäden und zur gleichen Zeit repariert sich selbst. Sie berichten über Ihre Forschung in der prominenten-Forschung-Zeitschrift Scientific Reports.
Minimal-invasive Einsatz von calcium-Phosphat-Zement
Die Experten aus Jena, der zusammen mit Kollegen von der Universität Würzburg, konzentrierten sich auf die sogenannten calcium-Phosphat-Zement—ein Knochenersatzmaterial, das ist bereits vielfach in der Medizin eingesetzt. Auf der einen Seite, das material stimuliert die Knochenbildung und erhöht die das einwachsen von Blutgefäßen. Auf der anderen Seite, kann es in den Körper eingeführt, als eine paste in einem minimal-invasiven Verfahren. Gibt, seine Formbarkeit ermöglicht es binden sich eng an die Knochen-Struktur.
„Aufgrund seiner hohen Sprödigkeit jedoch Risse bilden sich in dem material, wenn es ist, übermäßige Belastung. Diese Risse können schnell zu erweitern, destabilisieren das Implantat und letztlich zu zerstören—ähnlich wie Beton an Gebäuden“, erklärt Prof. Frank A. Müller von der Universität Jena. „Aus diesem Grund, calcium-Phosphat-Zement ist bisher vor allem eingesetzt auf Knochen, die nicht spielen Sie eine tragende Rolle in der Skelett -, zum Beispiel im Mund-und Kieferbereich.“
Bridging und nachfüllen Risse
Die Materialien Wissenschaftler in Jena haben nun entwickelte sich ein Calciumphosphat-Zement in die Risse entwickeln sich nicht in einer katastrophalen Schäden. Statt das material selbst versiegelt. Dies wird erreicht durch die Zugabe von Kohlenstoff-Fasern, um dem material.
„Erstens, sind diese Fasern deutlich erhöht die schadenstoleranz des Zements, denn Sie überbrücken Risse bilden und somit verhindern, dass Sie von der öffnung weiter,“ Müller erklärt. „Zweitens haben wir chemisch aktiviert die Oberfläche der Fasern. Dies bedeutet, dass, sobald das freiliegende Fasern Begegnung Körper Flüssigkeit sammelt sich in den öffnungen erstellt, durch die Risse, eine mineralisierungs-Prozess initiiert. Die daraus resultierenden Apatit—ein elementarer Baustein von Knochen-tissue—dann schließt sich der Riss wieder.“