Kaulu operācija: Metāliskais stikls pats izšķīst

Operācijas skrūvju un plākšņu noņemšanai nākotnē nevajadzīgas?

Ieskatoties krāsnī, kur tiek izgatavotas metāla glāzes. Loka, kas tiek aizdedzināta starp vara plāksni (zemāk) un volframa galu (centrā), ir karsta līdz 3000 grādiem pēc Celsija. © Jürg Löffler / ETH Cīrihe
lasīt skaļi

Ārsti vēlas fiksēt kaulu lūzumus ar skrūvēm un plāksnēm, kurus sadzīšanas laikā ķermenis pats noārdās. Šveices zinātnieki tagad ir spēruši lielu soli tuvāk šī mērķa sasniegšanai. Viņi ir izstrādājuši jaunu metāla stiklu, kas pēc kāda laika izšķīst it kā ar burvju palīdzību. Operācijas implantātu noņemšanai nākotnē varētu kļūt liekas. Pētnieki ziņo par saviem eksperimentiem žurnāla "Dabas materiāli" pašreizējā tiešsaistes izdevumā.

Līdz šim ķirurgi fiksē salauztus kaulus galvenokārt ar skrūvēm un plāksnēm, kas izgatavotas no nerūsējošā tērauda vai titāna. Pēc tam tie jānoņem citā operācijā, jo cilvēka ķermenis nevar noārdīt šos materiālus. Tāpēc materiālu pētnieki meklē metālu sakausējumus, kas kādu laiku stabilizē kaulu, bet pēc tam izšķīst un uzsūcas organismā. Īpaši interesanti materiāli ir sakausējumi, kuru pamatā ir magnijs. Šis vieglais metāls ir mehāniski stabils un pilnībā sadalās, atbrīvojot bioloģiski saderīgus jonus.

Tomēr magnijam ir viens nopietns trūkums: Sadaloties, tas veido ūdeņradi (H2), kas var sabojāt ķermeni. Ap tām vietām, kur implantētas magnija daļas, veidojas gāzes burbuļi, kas kavē kaulu augšanu un tādējādi dziedināšanu un var izraisīt iekaisumu.

Pateicoties vairāk cinka, nav blakusparādību

Materiālu pētnieki, kurus vadīja ETH Cīrihes ETH Materiālu zinātnes katedras metālu fizikas un tehnoloģijas profesora Jörg Löffler vadība, ir spējuši novērst šo nevēlamo blakusparādību. Viņi ne tikai izstrādāja pilnīgi jaunu, bioloģiski saderīgu magnija, cinka un kalcija sakausējumu, bet arī to izlēja, izmantojot īpašu procesu metāla stikla iegūšanai.

Metāliskās glāzes izgatavo, ātri atdzesējot no kausējuma. Rezultātā atomus nevar sakārtot režģa struktūrā un veidot nesakārtotu, tas ir, amorfu struktūru, līdzīgu loga stikla struktūrai - no tā arī tiek nosaukts metāliskais stikls. Izmantojot šo metodi, zinātnieki varēja izkausētajam magnijam pievienot vairāk cinka, nekā tas ir iespējams ar parastajiem sakausējumiem. displejs

Sakausējums, ko izstrādājuši ETH Cīrihes pētnieki Bruno Zbergs, Pīters Uggowicers un L ffler, satur līdz 35 procentiem cinka un piecus procentus kalcija atomu, bet pārējais ir magnijs. Turpretī parastais, kristāliskais magnija sakausējums var saturēt ne vairāk kā 2, 4 procentus cinka atomu. Ja to īpatsvars ir lielāks, magnijā veidojas nevēlama kristāliskā fāze. Liela cinka satura priekšrocība ir būtiski mainītā korozijas un noārdīšanās izturēšanās. Jaunā magnija, cinka un kalcija sakausējuma klīniskie testi ar mazām plāksnēm neuzrādīja ūdeņraža attīstību sadalīšanās laikā.

Atklāts kaulu operācijas potenciāls

"Jaunajam sakausējumam metāla stikla formā ir liels kaulu operāciju potenciāls, " ir pārliecināts Līkstlers. Tāpēc sakausējums un tā kā implantāta materiāli jau ir pieteikti patentam. Ar turpmāku pētījumu un klīnisko pārbaužu palīdzību jaunais metāliskais stikls tiks laists tirgū tuvāko gadu laikā. Pēc tam ķirurgi jauno sakausējumu var regulāri izmantot ķirurģijā.

Ir iedomājama ne tikai fiksācija kaulu lūzumu ārstēšanai, bet arī stenta implanti intervencei asinsvadu sistēmā. "Būtu jauki, ja mēs ar savu pētījumu varētu kaut ko darīt pacientu labā, " saka ETH profesors.

(idw - Šveices Federālais tehnoloģiju institūts Z rich (ETH Cīrihe), 29.09.2009. - DLO)