Un studiu al cercetătorilor japonezi asupra unei aplicaţii ceramice ar putea ajuta la proiectarea unor înlocuitori ai oaselor umane care să răspundă mai bine nevoilor practicii medicale actuale.
Atunci când specialiştii medicali sunt nevoiţi să înlocuiască osul unui pacient se bazează pe componente metalice. Din păcate, piesele metalice devin uneori toxice în timp şi nici nu ajută osul să se regenereze. Materialele ceramice din fosfat de calciu, înlocuitori pentru hidroxiapatită, componenta masei minerale osoase, sunt, în principiu, o alternativă ideală pentru metalele convenţionale, deoarece osul poate înlocui în cele din urmă componentele ceramice şi se poate regenera. Totuşi, aplicaţiile unor astfel de componente ceramice au fost limitate în unităţile medicale din cauza controlului insuficient asupra ratei de absorbţie şi înlocuire cu os după implantare.
Cercetători de la universitatea medicală şi medicină dentară din Tokio au analizat într-un studiu recent efectul lungimii unui lanţ de carbon al unui ester de fosfat ceramic, care conţine ion de calciu, asupra ratei de transformare a acestuia în hidroxiapatită mediată de fosfataza alcalină, prezentă în osul uman.
Specialiştii au determinat parametrii chimici care afectează rata de conversie ceramică a fosfatului de calciu în hidroxiapatită, într-un fluid corporal simulat. Lungimile mai scurte ale lanţului de carbon din esterul de fosfat au facilitat remodelarea mai rapidă decât lanţurile mai lungi.
„Cadrele medicale au căutat de multă vreme un mijloc de vindecare a fracturilor osoase fără a utiliza dispozitive medicale implantate, dar ştiinţa care stă la baza transformării acestui vis în realitate nu este încă pe deplin elaborată. Analiza noastră atentă a efectului lungimii lanţului de alchil din esterul ceramic asupra formării hidroxiapatitei, într-un fluid corporal simulat, poate ajuta la dezvoltarea unui biomaterial nou care să înlocuiască oasele“, a explicat autorul principal, cercetătorul Taishi Yokoi.
În studiul publicat în Science and Technology of Advanced Materials, cercetătorii raportează două constatări principale. În primul rând, cea mai mare parte a aplicaţiilor ceramice studiate s-au transformat în particule sau hidroxiapatită fibroasă în câteva zile. În al doilea rând, grupările mai mici de alchil au facilitat reacţii chimice mai rapide decât grupările mai mari de alchil. Întrucât procesul de formare a hidroxiapatitei depinde de dizolvarea ceramicii, cercetătorii au demonstrat că solubilitatea mai mare conferită de grupările mai mici de alchil a accelerat producţia de hidroxiapatită. Aceste cunoştinţe oferă specialiştilor un mijloc pentru adaptarea vitezei de regenerare osoasă.
„Avem acum cunoştinţe chimice specifice despre cum să adaptăm rata de creştere a hidroxiapatitei din ceramica de fosfat de calciu. Ne aşteptăm ca aceste cunoştinţe să fie utile cercetărilor de laborator şi practicienilor din domeniul medical, care vor putea colabora mai eficient la adaptarea ratei de regenerare osoasă în condiţii relevante din punct de vedere medical“, a precizat specialistul.
Rezultatele acestui studiu sunt importante pentru vindecarea fracturilor osoase după o intervenţie chirurgicală. În baza cunoştinţelor dobândite pentru optimizarea ratelor de regenerare osoasă după implantarea aplicaţiilor ceramice de fosfat de calciu, rezultatele pacientului se vor îmbunătăţi, iar revenirea la spital după câţiva ani pentru reparaţii suplimentare va fi redusă la minimum.
În viitor, aceste descoperiri vor ajuta cercetătorii să proiecteze înlocuitori de oase care să răspundă mai bine nevoilor reale din practica medicală şi să îmbunătăţească rezultatele intervenţiilor chirurgicale de reparare a oaselor.
