Zainspirowani skrzydłami ważek i cykad naukowcy opracowali nową powłokę dla implantów ortopedycznych. Nanowarstwa niszczy bakterie i monitoruje obciążenie implantu.
Innowacyjne wszczepiane urządzenia ratują życie
Urządzenia o nietypowej budowie i zasadzie działania okazują się znacząco odmieniać życie chorych na lepsze. Prototypowe, elektryczne implanty pomagają kontrolować drgawki mięśni, stymulować uszkodzone nerwy lub monitorować stan pacjenta w poszukiwaniu najmniejszych oznak Alzheimera. Teraz naukowcy z University of Illinois Urbana-Champaign (UI), zainspirowani skrzydłami ważek i cykad, zdolnymi do zwalczania infekcji bakteryjnych, stworzyli powłokę dezynfekującą dla implantów ortopedycznych.
Biomimikra to emulacja modeli, systemów i elementów przyrody w celu rozwiązywania złożonych problemów człowieka. Naukowcy pracujący nad powłoką stworzyli cienką powłokę foliową dla implantów, która z jednej strony składa się z nanokolumn łudząco podobnych do tych, które można znaleźć na skrzydłach owadów.
Tego typu rozwiązanie może pomóc rozwiązać problem infekcji przy wszczepianiu implantów. Dotykają one nawet 10% pacjentów. Dotychczas stosowane rozwiązania do zwalczania bakterii powodują uszkodzenia pobliskich tkanek, a urządzenia pokryte antybiotykami ostatecznie zawodzą, gdy chemikalia się wyczerpią.
Powłoka antybakteryjna – idealne dla ortopedii
Nanokolumny, którymi pokryta jest powłoka, powoduje, że w kontakcie z nią komórki bakteryjne zostają przebite i umierają.
Zastosowanie mechanicznego podejścia do zabijania bakterii pozwoliło nam ominąć wiele problemów związanych z metodami chemicznymi, jednocześnie dając nam elastyczność potrzebną do nakładania powłoki na powierzchnię.
profesor patobiologii Gee Lau, współautor badania
Naukowcy zdali sobie również sprawę, że ich powłoka może rozwiązać inny problem: awarię urządzenia. Po drugiej stronie folii naukowcy umieścili elastyczne mikroczujniki, które były w stanie mierzyć naprężenia mechaniczne implantów, na które nałożono powłokę. Naukowcy twierdzą, że może to nie tylko informować lekarzy o tym, jak organizm leczy się wokół miejsca wszczepienia, ale może też wysyłać ostrzeżenia, jeśli obciążenie sztucznego stawu stanie się zbyt duże.
W testach na zwierzętach powłoki sprawdziły się bardzo dobrze, chroniąc przed bakteriami u myszy i wysyłając sygnały stresu z powrotem z kręgosłupa u owiec. Naukowcy pracują obecnie nad stworzeniem bezprzewodowego źródła zasilania dla urządzeń.
Więcej o niesamowitej powłoce antybakteryjnej można przeczytać w oficjalnej publikacji naukowej zespołu.
