Booster de guérison osseuse offert par «Magic Metal»

Un revêtement inhabituel «nanofil» pour implants médicaux pourrait bientôt aider les fractures et les remplacements d'articulations à guérir plus rapidement.

Ohio State University rapporte que des ingénieurs de recherche ont découvert que les cellules osseuses se développent et se reproduisent presque deux fois plus vite sur une surface texturée constituée de fils d'oxyde métallique, chaque fois plus fins qu'un cheveu humain.

Les ingénieurs ont mis au point une technique abordable pour créer ces câbles, qu'ils décrivent dans un article du dernier numéro de la revue Ceramics International. La recherche suggère que le revêtement pourrait aider les os sains à former un lien fort avec un implant métallique.

Nanofils en croissance

L’équipe de l’Ohio State University appelle leur processus «Nanostructures by material design».

Sheikh Akbar, professeur de science et d'ingénierie des matériaux à Ohio State, explique:

"Ce qui est vraiment intéressant avec cette technique, c’est qu’il n’est pas nécessaire de découper les nanofils à partir d’un morceau de métal ou d’alliage solide.

Nous pouvons les développer à partir de rien, en exploitant la physique et la chimie des matériaux. "

Sous la direction de Suliman Dregia, professeur agrégé de science des matériaux et d'ingénierie, l'équipe du professeur Sheikh Akbar a pu faire croître les fils en adaptant le mélange de matériaux et de gaz dans un four.

À des températures d'environ 1 300 degrés Fahrenheit, de fins filaments de dioxyde de titane ont surgi d'une surface lisse en titane.

Magie titane

La montée des filaments fins était attendue, mais ce qui s'est passé ensuite ne l'était pas. Chaque fil a commencé à enrouler un revêtement protecteur d'oxyde d'aluminium sur lui-même - comme une couche d'écorce autour d'un tronc d'arbre. Cela aurait eu un sens si les scientifiques avaient travaillé avec un alliage de titane contenant de l'aluminium. Mais ils travaillaient avec du titane pur, il n'est donc pas clair comment ce revêtement d'aluminium s'est formé.

"Il est étrange que nous ne comprenions pas complètement pourquoi ce processus fonctionne comme il le fait. Nous devrons faire de la microscopie sophistiquée pour le comprendre, mais nous savons que les fils ne se forment que dans de bonnes conditions, "Cheikh Akbar a déclaré.

Lors des tests, les chercheurs ont développé des cellules de cancer des os sur trois surfaces différentes: le titane lisse, le dioxyde de titane lisse et le tapis de nanofils. Ils ont choisi les cellules cancéreuses car elles sont particulièrement robustes et se reproduisent de la même manière que les cellules osseuses saines.

Croissance accélérée

La plus grande différence de croissance cellulaire s'est produite dans les 15 premières heures de test, lorsque les chercheurs ont mesuré une concentration de 20% supérieure de l'enzyme de croissance alcaline phosphatase alcaline dans les cellules qui poussent sur les nanofils. À la fin de l'étude, il y avait environ 90 000 cellules par centimètre carré à la surface du nanofil - densité 80% plus élevée que sur les deux autres surfaces.

Derek Hansford, co-auteur de l'étude, professeur agrégé de génie biomédical et de science et ingénierie des matériaux, a déclaré que le revêtement pourrait aider les personnes qui ont des remplacements de hanche et de genou, des implants dentaires ou des os cassés qui nécessitent des vis et des plaques pour la réparation.

Coup de pouce bon marché pour les implants

Derek Hansford a déclaré:

"Nous espérons que ce traitement de surface deviendra une modification simple des implants en titane pour les aider à établir une interface plus solide avec le tissu osseux environnant.

Une interface plus solide signifie que les implants et les os seront plus à même de partager les charges mécaniques, et nous pouvons mieux préserver les os et les tissus mous sains autour du site de l'implant. "

Sheikh Akbar estime que le prix est correct pour le développement commercial. Une feuille de métal d'environ 100 dollars fournit suffisamment de matière pour produire des centaines d'échantillons. La méthode peut difficilement être plus simple: placez le bon mélange de matériaux et de gaz dans un four de laboratoire, appuyez sur le bouton «On», attendez et attendez.

"Sérieusement, si tu passais la journée dans mon laboratoire, tu pourrais apprendre à le faire toi-même" Sheikh Akbar a déclaré.

Son équipe explore actuellement d'autres combinaisons de matériaux et de gaz pour créer différentes formes de nano-tailles pour la croissance cellulaire et la détection chimique dans un programme partiellement financé par la National Science Foundation des États-Unis.

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