Implantatet imiterar benstrukturen
Av Forskare från National University of Science and Technology "MISIS" har utvecklat ett benimplantat, med kärna av porös högmolekylär polyeten och skal av PEEK, polyetereterketon. Genom att kombinera dessa båda polymerer, vilka båda besitter unika egenskaper, var det möjligt att skapa ett implantat som imiterar benstrukturen, är starkt och elastiskt.
Ultramolekylär polyeten (UHMWPE) och polyetereterketon (PEEK) är bland de mest använda materialen inom ortopedi. UHMWPE används traditionellt som ersättningsmaterial för leder, och PEEK på grund av sin styrka för implantat inom ryggradskirurgin. PEEK är tillika ett ganska dyrt material, vilket gör att det används mer sällan än UHMWPE.
Forskare från Center of Composite Materials (NUST MISIS) använde sig av den tidigare utvecklade tekniken för bildning av porösa biomimetiska material och gjorde sedan en experimentell jämförande analys av de mekaniska egenskaperna hos modifierade UHMWPE och PEEK.
Som ett resultat av detta utkristalliserade sig ett fundamentalt nytt hybridmaterial som kombinerar de båda polymerernas användbara egenskaper.
-När vi försökte imitera en naturlig porös benstruktur och göra ett implantat av UHMWPE bestämde vi oss för att även göra detta med PEEK. Därefter testade och jämförde vi materialets kompressionsegenskaper, säger Fedor Senatov, forskningschef vid Center of Composites Materials.
Efter ett antal mindre lyckade försök, bestämde sig teamet för att skapa ett hybridcylindriskt implantat, vars kärna och skal är gjord av mjuk porös UHMWPE respektive hård icke-porös PEEK. Test av implantatets mekaniska styrka visade att dess egenskaper nästan helt motsvarar det normala humana benet: det trabekulära benet har en elastisk modul från 0,001 GPa till 0,002 GPa, och det porösa UHMWPE-kompoundet ligger på cirka 0,002 GPa. Kortikalbenet har en elastisk modul på ca 11 GPa och PEEK har en modul på ca 9 GPa.
Imitationen av det mänskliga benet är inte den enda fördelen med implantatet. En annan fördel är att den porösa delen tillåter benet att "penetrera" implantatet. Det betyder att över tiden kan fixeringsplattorna avlägsnas, och implantatet kommer då att fungera som ett ben. Dessutom, på grund av att konsumtionen av PEEK kommer att minska, så kommer den här typen av implantat att bli billigare.
Forskarna kommer nu att fortsätta sin forskning i två riktningar: de kommer att testa hybridmaterialet in vivo och arbetar med att försöka tillföra biokeramiken till implantatytan för att påskynda regenerering i det ersatta benområdet.
Källa: National University of Science and Technology