Его получают путем обработки нанокристаллов, полученных из растительной целлюлозы, так, чтобы они соединялись и образовывали прочную, но легкую губку – технически говоря, аэрогель – которая может сжиматься или расширяться по мере необходимости, чтобы полностью заполнить костную полость.
«Большинство костных трансплантатов или имплантатов сделаны из твердой, хрупкой керамики, которая не всегда соответствует форме отверстия, и эти зазоры могут привести к плохому росту кости и отказу имплантата», – сказал автор исследования Дэниел Осорио, доктор философии. студент химического машиностроения в McMaster. «Мы создали этот аэрогель с нанокристаллами целлюлозы как более эффективную альтернативу этим синтетическим материалам."
Для своего исследования команда работала с двумя группами крыс, первая группа получала имплантаты из аэрогеля, а вторая группа не получала никаких имплантатов.
Результаты показали, что в группе с имплантатами наблюдалось увеличение роста костей на 33% к трехнедельной метке и на 50% больше костей к 12-недельной метке по сравнению с контрольной группой.
«Эти результаты впервые в лабораторных условиях показывают, что аэрогель с нанокристаллами целлюлозы может поддерживать рост новых костей», – сказала соавтор исследования Эмили Крэнстон, профессор древесных наук, химической и биологической инженерии, занимающая президентское кресло. в Лесной биопродукции в UBC.
Она добавила, что имплант должен разрушиться в организме на нетоксичные компоненты, когда кость начнет заживать.
По словам соавтора исследования Кэтрин Грандфилд, профессора материаловедения и инженерии, а также биомедицинской инженерии в McMaster, которая руководила работой, нововведение потенциально может занять нишу на рынке костных трансплантатов стоимостью 2 миллиарда долларов в Северной Америке.
«Мы видим, что этот аэрогель используется для ряда приложений, включая дентальные имплантаты и операции по замене позвоночника и суставов», – сказал Грандфилд. «И это будет экономично, потому что сырье, наноцеллюлоза, уже производится в промышленных количествах."
Исследователи говорят, что пройдет некоторое время, прежде чем аэрогель выйдет из лаборатории в операционную.
«Этим летом мы изучим механизмы между костью и имплантатом, которые приводят к росту кости», – сказал Грандфилд. "Мы также посмотрим, как разрушается имплант, с помощью современных микроскопов. После этого потребуются дополнительные биологические испытания, прежде чем он будет готов к клиническим испытаниям."