Site Sponsors
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
Posted in | Nanomaterials

Implantat med nanocluster Titanium Coating Fremmer Bone Vækst

Published on August 19, 2010 at 1:12 AM

Forskere har udviklet en forbedret coating teknik, der kunne styrke forbindelsen mellem titanium joint-udskiftning af implantater og patienter egne ben.

Jo stærkere forbindelse - skabt ved at manipulere signaler kroppens egne celler bruger til at fremme vækst - kunne gøre det muligt implantater til at holde længere.

Implantater belagt med "buket blomster" klynger af en manipuleret protein, der efterligner kroppens egen celle-adhæsion materiale fibronektin gjort 50 procent mere kontakt med den omgivende knogle, end implantater belagt med protein par eller individuelle tråde. Klyngen-coatede implantater blev fastsat på plads, mere end dobbelt så sikkert som stik lavet af nøgne titanium - hvilket er, hvordan samlingerne er i øjeblikket tilknyttet.

Forskning ved Georgia Institute of Technology viser, at coating titanium joint-udskiftning implantater med klynger af et biologisk inspirerede materiale kunne styrke forbindelsen mellem implantat og en patientens egen knogle.

Forskerne tror, ​​at biologisk inspirerede materialer improves knoglevækst omkring implantatet og styrker den vedhæftede fil og integration af implantatet ind til benet. Dette arbejde viser også for første gang, at biomaterialer præsentere biologiske sekvenser klynger sammen på nanoskala styrke celleadhæsionsmolekyle signaler. Disse forbedrede signaler resultere i højere niveauer af ben celledifferentiering i menneskelige stamceller og fremme en bedre integration af biomateriale implantater i knoglerne.

"Ved clustering af konstruerede fibronektin stykker sammen, var vi i stand til at skabe et forstærket signal for at tiltrække integriner, receptorer, der er knyttet til fibronektin og instrueret og øget knogledannelse omkring implantatet," siger Andrés García, professor i Georgia Techs Woodruff School of Mechanical Engineering og Petit Institut for bioteknologi og-sundhed.

Nærmere oplysninger om den nye belægning blev rapporteret i August 18 udgave af tidsskriftet Science Translational Medicine. Forskningen blev støttet af National Institutes of Health, Arthritis Foundation, og Atlanta klinisk og translationel Science Institute gennem Georgia Tech / Emory Center for Engineering af levende væv.

Total knæ og hofte udskiftninger typisk sidste omkring 15 år, indtil de komponenter slides ned eller løsne sig. For mange yngre patienter, betyder det en ny operation for at erstatte de første kunstige led. Med cirka 40 procent af de 712.000 total hofte og knæ udskiftninger i USA i 2004 udført på yngre patienter 45-64 år gammel, forbedre levetid titanium leddene og skabe en bedre forbindelse med knoglen bliver ekstremt vigtig.

I denne undersøgelse, overtrukket Georgia Tech School of Kemi og biokemi professor David Collard og hans studerende, klinisk-titan med en høj koncentration af polymer tråde - beslægtet med børster på en tandbørste. Derefter García og Tim Petrie - tidligere en ph.d.-studerende ved Georgia Tech og i øjeblikket en post.doc på University of Washington - ændret polymer til at oprette tre eller fem selvstændige samlet tøjret klynger af de konstruerede fibronektin, der indeholdt arginin- glycin-asparaginsyre (RGD) sekvens, som integriner binder.

Til at vurdere in vivo udførelsen af ​​det coatede titanium i knogleheling, boret forskerne to millimeter cirkulære huller i en rottes skinneben knogler og pressede bittesmå klinisk-titan cylindre i hullerne. Forskerholdet testede belægninger, der omfattede enkelte tråde, par, tre-strenget klynger og fem-strenget klynger af de konstruerede fibronektin protein.

"For at undersøge funktionen af ​​disse overflader i at fremme knoglevækst, vi kvantificeres osseointegration, eller væksten af ​​knoglen omkring implantatet og styrken af ​​fastgørelsen af ​​implantatet ind til benet," forklarede García, der også er Woodruff Fakultet Fellow ved Georgia Tech.

Analyse af knogle-implantat grænseflade fire uger senere viste en 50 procent forbedring i mængden af ​​kontakt mellem knogle og implantater belagt med tre-eller fem-strenget tøjret klynger i forhold til implantater beklædt med enkelte tråde. Forsøgene viste også en 75 procent stigning i kontakt med de tre-og fem-strenget klynger i forhold til den aktuelle kliniske standard for udskiftning-joint implantater, som er ubestrøget titanium.

Forskerne testede også optagelsen af ​​implantater ved at måle den kraft der kræves for at trække implantater ud af knoglen. Implantater belagt med tre-og fem-strenget tøjret klynger af de konstruerede fibronektin fragmentet vises 250 procent højere mekanisk fiksering over individet Strand og par belægninger og en 400 procent forbedring i forhold til ikke-modificerede polymer belægning. De tre-og fem-klynge belægninger også udstillet en dobbelt forbedring i udtræksstyrke forhold til ubestrøget titanium.

Kilde: http://gtresearchnews.gatech.edu/

Last Update: 3. October 2011 05:26

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit