Materialforskare från NUST MISIS och University of Western Australia har presenterat en innovativ bioresorberbar legering baserad på magnesium, gallium och zink. Materialet kan användas för tillverkning av temporära implantat vid behandling av frakturer och restaurering av kirurgiskt avlägsnade områden av benet, såväl som vid behandling av osteoporos, multipelt myelom, Pagets sjukdom. Resultaten av studien publiceras i den internationella vetenskapliga tidskriften Journal of Magnesium and Alloys .

Inom modern benimplantologi och kardiovaskulär kirurgi, biologiskt nedbrytbara implantat, som gradvis löses upp och ersätts av kroppsvävnader används alltmer. Detta tillvägagångssätt hjälper till att minimera inflammationen i den omgivande vävnaden som orsakas av implantatet och eliminerar behovet av en operation för att avlägsna implantatet. Fördelarna med att använda sådana implantat är särskilt märkbara inom pediatrisk ortopedi, eftersom permanenta implantat kan begränsa benutvecklingen i en växande kropp.

Forskare finner magnesiumlegeringar särskilt intressanta som biologiskt nedbrytbara material för tillverkning av implantat på grund av deras höga biokompatibilitet, tillräckligt hög mekanisk hållfasthet och en acceptabel hastighet av biologisk nedbrytning. Dessutom, densiteten och elasticiteten hos magnesiumlegeringar är nära egenskaperna hos det mänskliga kortikala benet.

Det internationella forskarteamet av materialforskare från Ryssland och Australien har presenterat en innovativ biologiskt nedbrytbar legering baserad på magnesium, gallium och zink, som kan användas för osteosyntes i de fall där ytterligare behandling av sjukdomar förknippade med förstörelse och minskning av benstyrka krävs. Ett implantat från detta material kan bli ett tillfälligt "skelett" som är säkert för patienten att ersätta det skadade benet, och när benvävnaden växer, som implantatmaterialet stimulerar sig själv, det kommer att "lösas upp" av kroppen.

"Vi har valt gallium som ett legeringselement på grund av dess unika egenskaper, " sa medförfattaren Alexander Komissarov, chef för Hybrid Nanostructured Materials Laboratory vid NUST MISIS. "Gallium, känd som en hämmare av benresorption, är effektivt vid behandling av störningar associerade med accelererad benförlust, inklusive osteoporos, hyperkalcemi, Pagets sjukdom, och multipelt myelom. Dessutom, gallium är involverat i biokemiska regenereringsprocesser, öka tjockleken, styrka och mineralinnehåll i benet. Och slutligen, det har en antibakteriell effekt, vilket är särskilt viktigt inom implantologi."

Enligt utvecklarna, en ganska låg biokorrosion är också en värdefull egenskap hos den utvecklade legeringen. Detta innebär att ett implantat tillverkat av en sådan legering inte genomgår alltför snabb nedbrytning i miljön i människokroppen som är aggressiv för metaller och kommer att behålla sina stödjande funktioner under hela läkningsprocessen.

"Vi kunde experimentellt fastställa att Mg-4%, Ga-4% Zn-legering, efter deformationsbearbetning med lika kanal vinkelpressning, har en unik profil av egenskaper för användning i benimplantat på grund av den optimala kombinationen av mekaniska egenskaper och korrosionshastighet, sa Komissarov.

För närvarande, teamet slutför en serie laboratorieexperiment och förbereder sig för den prekliniska fasen av forskningen.