Skip to main content

Biomimetic organic-inorganic hybrid structural materials

Article Category

Article available in the folowing languages:

Budowa i analiza modeli tkanki kostnej

Kość jest skomplikowaną, hybrydową strukturą złożoną z elementów organicznych i nieorganicznych. Naukowcy opracowali techniki syntezy podobnych struktur biomimetycznych, które są obecnie analizowane dla lepszego ich zrozumienia i przyszłego projektowania w oparciu o wiedzę.

Zdrowie

Zdolność do odtworzenia faz kostnych, organizacji struktur kości i ich wyglądu miałaby ważny oddźwięk w procesie regeneracji kości oraz w protetyce i szeroko pojętej nauce materiałowej. Badacze dokonali tego z jednoczesnym dostarczeniem wglądu w proces syntezy, wygląd struktur kości i ich funkcji, w ramach finansowanego przez UE projektu "Biomimetic organic-inorganic hybrid structural materials" (BIOHYMAT). Poprzez syntezę i badania nad materiałami przypominającymi kości, zespół badawczy opracował metody analityczne istotne zarówno dla badań klinicznych, jak i podstawowych. Mineralna gęstość kości (ang. bone mineral density, BMD) to parametr skorelowany z wieloma różnymi chorobami kości, takimi jak osteoporoza czy choroba Pageta. Nie było jednak do tej pory dostępnej metody o wystarczającej rozdzielczości przestrzennej, by stworzyć dokładne mapy mineralnej gęstości kości. Podejście opracowane w ramach projektu BIOHYMAT będzie potężnym narzędziem dla badania wpływu różnych schorzeń na BMD oraz dla powiązania tego parametru z mechanicznymi własnościami kości. Zdolność adhezji na organiczno-nieorganicznych powierzchniach odgrywa znaczącą rolę w mechanicznej odpowiedzi naturalnych i syntetycznych kompozytów. Brak danych liczbowych utrudniał wybór materiałów do projektów hybrydowych. Systematyczna metodologia w badaniach adhezji na powierzchniach organiczno-nieorganicznych rozwinięta w ramach badań projektu BIOHYMAT będzie istotnym narzędziem w rękach naukowców badających materiały. Naukowcy poprowadzili badania w kierunku rozwoju nowych technologii, które odtwarzają złożoną, hierarchiczną strukturę kości. Manipulując parametrami procesu odlewania marznącego (kontrolowanego zamrażania wodnych roztworów cząstek), naukowcy otrzymali dwie mikroporowate struktury: trójwymiarową strukturę plastra miodu i strukturę płytkową. Prace te wytyczają ścieżkę dla nowych możliwości wytwarzania porowatych materiałów ceramicznych do stosowania w biomedycynie, filtracji i wspieraniu katalizy. Na ostatnim etapie projektu, badacze wkroczyli na arenę nanostruktur węglowych, na której odnieśli sukces i stworzyli hybrydowe materiały węglowe. Zespół badawczy zsyntetyzował w laboratorium tlenek grafenu z grafitu i zademonstrował jego redukcję do grafenu w warunkach próżniowych. Zarówno tlenek grafenu, jak i grafen są nowymi nanostrukturyzowanymi materiałami węglowymi, cieszącymi się dużym zainteresowaniem ze względu na mnogość aplikacji, w których można je stosować. Projekt BIOHYMAT przyczynił się do ważnych odkryć na polu hybrydowych kompozytów organiczno-nieorganicznych, dostarczając nowych technik analitycznych i nowych metod przetwarzania. Naukowcy przygotowali podwaliny, na których wraz ze sowimi kolegami będą mogli oprzeć się przy projektowaniu i testowaniu nowych materiałów dla wyłaniających się obecnie zastosowań.

Słowa kluczowe

Kość, organiczno-nieorganiczny, hybryda, biomimetyk, regeneracja kości, protetyka, gęstość mineralna kości, osteoporoza, adhezja, powierzchnie, odlew marznący, grafen

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania