Eine wissenschaftliche Revolution in der Knochentransplantation

Eine wissenschaftliche Revolution in der Knochentransplantation

Ein Forscherteam hat eine neue Beschichtung für Knochentransplantate entwickelt, die von den Flügeln von Libellen, Zikaden oder Zikaden inspiriert ist.

Die neue Beschichtung zeichnet sich dadurch aus, dass sie schädliche Bakterien eliminiert und vor einem drohenden Scheitern der Transplantation warnen kann, heißt es in einer Veröffentlichung von New Atlas unter Berufung auf die Fachzeitschrift Science.

Natursimulation

Biomimikry, also die Herstellung künstlicher Gegenstände auf der Grundlage von Beobachtungen in der Natur, ist seit Jahren ein starker Innovationsmotor in der medizinischen Gemeinschaft.

Ein Material, das zu besseren Knochentransplantaten führen kann, wurde bereits entwickelt, inspiriert von verschiedenen Arten von Poren, die in Holz und Tierhörnern vorkommen.

Es gibt auch einen von Kakteen inspirierten Sensor, der Schweiß zur Analyse sammeln kann, und eine Beschichtung für Gehirnoperationen, die auf den Blättern der fleischfressenden Kannenpflanze basiert.

Forscher der University of Illinois haben sich erneut der Natur angenommen und die bakterienresistenten Flügel von Libellen und Zikaden untersucht, um ein neues Material zu entwickeln, das dabei helfen könnte, die Probleme bakterieller Infektionen zu lösen, die bei orthopädischen Implantaten häufig auftreten.

Aktive Substanz

Laut dem leitenden Forscher der Studie, Cheng Kau, Professor für Materialwissenschaft und Werkstofftechnik an der University of Illinois, gab es keine geeignete Methode für den Umgang mit Infektionen, von denen bis zu 10 % der Patienten mit Knochen- und Gelenkimplantaten betroffen sind.

Professor Cao sagte, dass aktuelle Bemühungen, Schwermetallionen zur Bekämpfung von Bakterien einzusetzen, auch zu Schäden an umliegenden Geweben führen können und mit Antibiotika beschichtete Implantate schließlich scheitern, wenn die Chemikalien aufgebraucht sind.

Sie wirken auch nicht gegen antibiotikaresistente Bakterien, was in der medizinischen Welt ein wachsendes Problem darstellt.

mechanischer Ansatz

Deshalb entwickelten Cao und sein Forschungsteam eine Folienbeschichtung für medizinische Implantate, die auf einer Seite aus Nanostrahlen besteht, wie man sie auf Insektenflügeln findet, die Bakterienzellen abtöten, wenn sie mit ihnen in Kontakt kommen.

„Durch die Verwendung eines mechanischen Ansatzes zur Abtötung von Bakterien können viele der Probleme chemischer Methoden umgangen werden, während gleichzeitig die nötige Flexibilität geboten wird, um Beschichtungen auf kultivierte Oberflächen aufzutragen“, sagte Professor Jie Lau, Professor für Pathologiebiologie und Mitautor der Studie lernen.

zwei in eins

Die Forscher lösten nicht nur ein Problem mit Knochenimplantaten, sie erkannten auch, dass ihre Beschichtung ein anderes lösen könnte: die Früherkennung von Implantatversagen.

Cao erklärte, dass dieses Problem auch etwa 10 Prozent aller Patienten betrifft, die Transplantationen erhalten.

Auf der anderen Seite der Beschichtung brachten die Forscher flexible Mikrosensoren an, die die mechanische Belastung der Implantate messen können, auf die die Beschichtung aufgetragen wurde. Forscher sagen, dass Ärzte dadurch sehen können, wie der Körper um das Implantat herum heilt, und Warnungen senden können, wenn der Druck auf das künstliche Gelenk zu hoch ist. Derzeit arbeiten die Forscher an einer drahtlosen Lösung, um die Beschichtung von außen mit Strom zu versorgen.

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