Czy pokrycie kości metalem sprawi, że staną się niezwykle mocne?
Wolverine, komiksowy bohater, posiadał nie tylko wyjątkowe zdolności regeneracyjne, ale także niezniszczalny szkielet pokryty metalem. Zmutowani superbohaterowie to domena fantastyki naukowej, ale pytanie o to, czy moglibyśmy wzmocnić nasze kości, pokrywając je metalem, jest jak najbardziej prawdziwe. Jak twierdzi Alisa Buchman, inżynier materiałowa zatrudniona w izraelskiej firmie MMA Tech, takie rozwiązanie skończyłoby się źle. „Choć faktycznie możliwe jest pokrycie kości metalem, doprowadziłoby to do jej obumarcia, ponieważ nasze kości są zależne od swojego naturalnego otoczenia”, mówi. Kości potrzebują odpowiedniego dopływu krwi, aby wchłaniać potrzebne im składniki odżywcze i tlen, a także wydalać niepożądane produkty takie jak dwutlenek węgla, odpady metabolizmu i kwasy. Pokrycie kości metalem zablokowałoby dopływ krwi, prowadząc do obumarcia tkanki kostnej. Obecnie wykorzystywane protezy nie pokrywają kości, ale są w niej osadzane. Nawet ta metoda ma pewne wady, na przykład to, że ścierający się metal protezy może pozostawiać zanieczyszczenia i prowadzić do zatrucia. Nieustannie dążymy do tego, by wszczepiane pacjentom protezy były w pełni kompatybilne z ciałem ludzkim, ale mimo to ulegają korozji i powodują stany zapalne, co jest problematyczne dla osób nieposiadających wyjątkowych zdolności regeneracyjnych. Pomijając te oczywiste wady, metalowa powłoka wcale nie musi wzmocnić kości. „Pokrycie kości cienką warstwą metalu nie sprawi, że stanie się mocniejsza”, wyjaśnia Buchman. „Konieczna byłaby warstwa o grubości kilku milimetrów, która z kolei zwiększyłaby wagę pacjenta i ograniczyła jego mobilność”, dodaje. To samo tyczy się pokrycia metalem tylko stawów. „Metal musiałby być porowaty i plastyczny, co z kolei ograniczyłoby jego wytrzymałość”, mówi. Nawet jeśli zabieg przebiegłby pomyślnie za pierwszym razem, i tak wymagałby powtórzenia. „Problem polega na tym, że powłoka wymagałaby częstego dopasowywania do kości, która cały czas rośnie. Komórki z czasem zmieniają się, niektóre obumierają, inne rosną”, wyjaśnia Buchman.
Odbudowa złamanych kości za pomocą metalu
W ramach finansowanego ze środków UE projektu MP-ORIF Buchman starała się ustalić, czy nowy materiał wykorzystywany w przemyśle lotniczym mógłby posłużyć do odbudowy złamanych kości. Postępujące starzenie się społeczeństw na całym świecie wiąże się ze stale rosnącą liczbą złamań kończyn. Wszczepiane metalowe elementy scalają kości podczas ich regeneracji po złamaniu. Konwencjonalne rozwiązania, takie jak śruby czy płytki, ulegają ścieraniu, a powstające w tym procesie pozostałości powodują stany zapalne i utratę tkanki kostnej, w wyniku czego proteza ostatecznie staje się bezużyteczna. Buchman wraz z zespołem opracowała nowy biopolimer – MP-1, który dzięki swoim właściwościom, takim jak wytrzymałość, samosmarowność i odporność na ścieranie, może być wykorzystywany jako proteza kości. Po uzyskaniu zadowalających wyników badań zespół planuje przeprowadzić badania kliniczne w Europie, by ostatecznie wprowadzić protezy wykonane z biopolimeru MP-1 na rynek. Materiał zostanie najpierw wykorzystany do produkcji protez stawu kolanowego, a następnie zębów.
Potencjalny nowy kompozyt kości
Czy jest możliwe, że istnieje pewien nieodkryty dotąd metal, który byłby rozwiązaniem na wszystkie wymienione powyżej problemy i pozwoliłby nam spełnić nasze fantazje rodem z komiksów? „Tak, to możliwe. Myślę, że byłby to pewien rodzaj kompozytu”, mówi Buchman. „Jednak na podstawie tego, co wiem o przyczepności i powłokach, mogę stwierdzić, że będzie to bardzo trudne zadanie”. Metalową zbroję lepiej zatem ubierać na ciało, jak Iron Man. Kliknij tutaj, aby dowiedzieć się więcej o badaniach Alisy Buchman: Materiał stosowany w przemyśle lotniczym może posłużyć do odbudowy kości (https://cordis.europa.eu/article/id/430555-a-material-used-in-the-aerospace-industry-can-fix-bones/pl).
Słowa kluczowe
MP-ORIF, kości, powłoka, kompozyt, protezy, nowy, materiał