Híd csont és fém között: a bioaktív üveg<br/>

A Lawrence Berkeley Nemzeti Laboratórium kutatói új, biológiailag aktív üveget fejlesztettek ki, amelyen keresztül a fémimplantátumok a csonttal "összenőnek", ami jelentősen növelheti a mesterséges csípő, térd, könyök és egyéb csontpótlások élettartamát.

Hogy ez mennyire fontos, abból is lemérhető, hogy jelenleg csupán az Egyesült Államokban évente több mint 2 milliárd dollárt költenek hasonló beültetésekre, és becslések szerint mintegy 11 millió emberben van legalább egy implantátum.
Ma az ilyen pótlások zöme titán vagy kobaltkróm alapú ötvözetekből készül. Mindkettőnek kiválóak a mechanikai tulajdonságai, ám egyik sem tapad a csonthoz. Ezért állandó súrlódás lép fel közöttük, ami kopáshoz, repedezéshez vezet, és előbb utóbb felőrli az implantátumot. A csípőprotézisek például átlagosan 15 év alatt mennek tönkre, így minden ötödik beültetés valójában egy korábbi implantátum cseréje. "Olyan bevonatot akartunk létrehozni, amely a csonthoz és a fémhez egyaránt jól tapad, s így megakadályozza az állandó súrlódást - mondta Antoni Tomsia, aki munkatársával, Eduardo Saizzal közösen kifejlesztette a bioaktív szilikátüveget, továbbá egy egyszerű "zománcozási eljárást", amellyel a fémimplantátumok 20-200 mikron vastag üvegréteggel vonhatók be. Mind az üveg előállítása, mind annak felvitele a fémre olcsó és viszonylag egyszerű eljárás. A réteg vastagságának megfelelő beállításával pedig elérhető a mindkét oldali tapadás. (Mivel a különféle implantátumoknál ehhez más és más rétegvastagságra van szükség, a kutatók egy többlépcsős rétegnövesztési módszert dolgoztak ki.)

A zománcozásnál a protézis fémfelületére először por formájában hordják fel az üveg előanyagát, majd a mintát 800-900 Celsius-fokra hevítik. A titán és a kobaltkróm ötvözetek ezen a hőmérsékleten még szilárdak maradnak, az üveg azonban megolvad, és még a legbonyolultabb forma esetében is egyenletes rétegben vonja be a fém felületét. Az üveg és a fém között egy mintegy 100 nanométer vastag átmeneti réteg alakul ki, amely tökéletes tapadást biztosít.

Az új bioaktív üveg hőtágulási együtthatója megegyezik az ötvözetével, így nem alakulnak ki köztük feszültségek

Azoknál a kerámia-bevonatoknál, amelyekkel korábban kísérleteztek, sok gondot okozott a fém és a kerámia hőtágulási együtthatói közti számottevő különbség: a hőmérsékletváltozás hatására keletkező feszültségek a két anyag közti határfelületen már gyártás közben olyan repedéseket hoztak létre, amelyek gyengítették köztük az adhéziót (tapadást). Ráadásul a kerámia és a fém (főként a titán) közti vegyi reakciók szintén koptatták az implantátumot. "Nekünk sikerült az üveg hőtágulási együtthatóját úgy szabályoznunk, hogy az megegyezzen az ötvözetével, így ezeket a hatásokat kiküszöböltük" - mondta Tomsia.

Az ellenőrző kísérletek valóban igazolták, hogy a bioaktív üveg tökéletesen hozzátapadt a fémhez, a testnedvek összetételét utánzó folyadékkal megtöltött tartályba helyezve pedig a bevonat külső oldalán egy hidroxi-apatit (a csont szervetlen összetevője) réteg alakult ki. Ez utóbbi tulajdonság teszi lehetővé, hogy a bevonat a csonttal tökéletesen "összenőjön". Az így előállított protézisek jóval tartósabbnak ígérkeznek, mint az eddigiek, ezáltal csökkenhet az ismételt beavatkozások gyakorisága, többen és hamarabb juthatnak majd a szükséges implantátumhoz. Persze, ez még kissé odébb van. Tomsia és Saiz jelenleg az állatkísérleteket készítik elő, s csak ha azok sikeresek lesznek, akkor kerülhet sor az első klinikai próbákra.

(Élet és Tudomány)

Ajánló:

Az eredeti sajtóanyag a Lawrence Berkeley Nemzeti Laboratórium honlapján.