Örümcek İpeği Yeni Bir Kemik Onarıcı Kompozitin Anahtarı
Connecticut Üniverstesi’nden (UConn) araştırmacılar, yük taşıyıcı kemiklerdeki hasarları onarmak amacıyla kullanılabilecek ipek elyaflarını kullanarak biyobozunur bir kompozit yarattılar.
Proje ekibi, özellikle ayak bölgesinde yer alan yük taşıyıcı kemiklerin tedavisinin oldukça uzun ve rahatsız edici bir süreç olduğunu belirtiyor. Tedaviyi kolaylaştırmak için doktorlar, kemiğe monte edilen metal parçalar kullanıyor ve bu süreç problem yaratabiliyor. Bazı metal parçalar bölgedeki iyon değişimini değiştirerek enfeksiyon veya iritasyona sebep olabiliyor. Metaller çok ciddi yük taşıma kabiliyetine sahip olduğu için gelişen kemiğin daha zayıf kalmasına ve darbe karşısında daha kırılgan olmasına da mahal yaratabiliyor.
UConn’dan malzeme ve biyomedikal mühendisliği profesörü Mei Wei, bu soruna çözüm geliştirmeye çalışırken örümceklerden ve güvelerden ilham aldı. Wei özellikle örümcekler ve güveler tarafından üretilen ve taşıyıcılık ve sağlamlık özellikleriyle öne çıkan ipek fibroinlerine odaklandı. Sağlık camiası uzun süredir ipek fibroinlerine aşinaydı. Fibroinler biyobozunur olmaları ve sağlamlıkları sayesinde, medikal yapılarda ve doku mühendisliğinde yaygın kullanılan bir malzeme olmuştu.
Wei laboratuvarı, UConn makine mühendisliğinden Doç. Dr. Dianyun Zhang ile birlikte çalışarak ipek fibroinlerini kompozit formda test etmeyi başardı ve optimum dayanıklılık ve esneklik için doğru kompozisyonu ve oranları belirlemeye çalıştı. Bu yeni kompozitin, oluşacak olan kemiğin doğru yoğunlukta olmasını engellemeyecek kadar güçlü ve sert olması gerekiyordu. Aynı zamanda hastalarının hareket kabiliyetini etkilemeyecek kadar esnek de olmalıydı.
Bu yeni kompozit, uzun ipek elyafları ve şeker kamışından elde edilmiş polilaktik asitin, bir solüsyona batırılarak diş ve kemiklerde bulunan hidroksiapatitten yapılmış ince biyoseramik parçacıklar ile kaplanmasıyla oluşturuluyor. Kaplanmış elyaflar ince bir metal parçanın üzerine katlar halinde kaplandıktan sonra sıcak kalıplama yöntemi ile yoğun kompozit bir çubuk haline getiriliyor.
Geçtiğimiz günlerde Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials’da yayınlanan bir çalışmada, Wei ve arkadaşlarının geliştirdikleri yüksek performanslı ve biyobozunur kompozitin, benzer malzemeler alanında literatürdeki en yüksek güç ve esneklik değerlerine ulaştığını belirtiyor. Wei, “Sonuçlarımız sağlamlık ve esneklik anlamında oldukça yüksek ancak tüm parçaların istediğimiz gibi davranmasını sağlayabilirsek çok daha yüksek değerlere ulaşabiliriz” diyor.
Ayrıca, bu yeni kompozit kendini çabuk toparlıyor. Yetişkinlerde ve ileri yaştaki kişilerde bacak kemiklerinin iyileşmesi aylar sürebiliyor. Wei laboratuvarında geliştirilmiş kompozit ise birkaç ayda görevini tamamlıyor ve bir yıl kadar sonra biyobozunmaya başlıyor. Bilim insanlarına göre, bu kompozitin çıkartılması için cerrahi müdahaleye gerek kalmayacak.
Wei ve Zhang’a bu çalışmada malzeme mühendisliği PhD adayı Bryant Heimbach ve UConn malzeme mühendisliği bölümü lisans öğrencisi Berili Tonyalı eşlik ediyor. Proje ekibi kompozitin yeni türevlerini test etme çalışmalarına devam ediyor. Bu çalışmalarda, daha fazla dayanıklılık için hidroksipatitin tek bir kristalin formunun kullanılması ve daha fazla yük taşıyan kemikler için mekanik özellikleri ultra arttrılmış bir kompozit kaplama karışımı reçetesi oluşturulması da yer alacak.
Kaynak : innovationintextiles.comte
