Operacija kosti: Metalno staklo se otopi samo od sebe

Operacije uklanjanja vijaka i ploča u budućnosti nisu potrebne?

Zagleda se u peć gdje se izrađuju metalne čaše. Luk, koji se zapali između bakrene ploče (dolje) i vrha volframa (u sredini), je do 3000 stupnjeva Celzijusa vruć. © Jürg Löffler / ETH Zürich
čitati naglas

Liječnici žele popraviti prijelome kostiju vijcima i pločicama, koje tijelo samo za vrijeme liječenja degradira. Švicarski znanstvenici sada su postigli veliki korak bliže ostvarenju tog cilja. Razvili su novo metalno staklo koje se nakon nekog vremena otapa kao da je čarolijom. Kirurgija uklanjanja implantata u budućnosti bi mogla postati suvišna. Istraživači o svojim eksperimentima izvještavaju u trenutnom internetskom izdanju časopisa "Nature Materials".

Do danas, kirurzi popravljaju slomljene kosti uglavnom vijcima i pločicama od nehrđajućeg čelika ili titana. One se tada moraju ukloniti u drugoj operaciji, jer ljudsko tijelo ne može razgraditi ove materijale. Istraživači materijala stoga traže metalne legure koje neko vrijeme stabiliziraju kost, ali se potom rastvaraju i tijelo ih apsorbira. Posebno zanimljivi materijali su legure na bazi magnezija. Ovaj lagani metal je mehanički stabilan i potpuno se razgrađuje oslobađanjem biokompatibilnih iona.

Međutim, magnezij ima jednu ozbiljnu manu: Kad se razgradi, stvara vodik (H2), koji može oštetiti organizam. Oko mjesta gdje su implantirani dijelovi magnezija stvaraju se mjehurići plinova koji sprečavaju rast kostiju i na taj način zacjeljuju i mogu dovesti do upale.

Nema nuspojava zahvaljujući više cinka

Istraživači materijala na čelu sa Jörgom Löfflerom, profesorom fizike i tehnologije metala na Odjelu za znanost o materijalima u ETH-u Zürich, uspjeli su ukloniti ovu nepoželjnu nuspojavu. Ne samo da su razvili posve novu, biokompatibilnu leguru magnezija, cinka i kalcija, već su je i bacili posebnim postupkom za proizvodnju metalnog stakla.

Metalna stakla izrađena su brzim hlađenjem iz taline. Kao rezultat toga, atomi se ne mogu rasporediti u rešetkanu strukturu i tvore neuredan, to jest amorfnu strukturu, sličnu onoj prozorskog stakla - otuda i naziv metalno staklo. Pomoću ove metode znanstvenici su mogli dodati otopljenom magnezijumu više cinka nego što je to moguće kod uobičajenih legura. prikaz

Legura koju su razvili istraživači ETH-a iz Züricha Bruno Zberg, Peter Uggowitzer i L ffler sadrži do 35 posto atoma cinka i pet posto kalcija, a ostatak je magnezij. Suprotno tome, konvencionalna, kristalna magnezijeva legura može sadržavati najviše 2, 4 posto cinkovih atoma. Ako je njihov udio veći, stvara se nepoželjna kristalna faza unutar magnezija. Velika prednost visokog udjela cinka u osnovi je promijenjeno ponašanje u slučaju korozije i razgradnje. Klinička ispitivanja s malim pločicama nove legure magnezij-cink-kalcij nisu pokazala evoluciju vodika tijekom razgradnje.

Otkriven je potencijal za operaciju kostiju

"Nova legura u obliku metalnog stakla ima veliki potencijal za operaciju kostiju", uvjeren je L ffler. Legura i njezina primjena kao implantat je već primijenjena za patent. Daljnjim istraživanjima i kliničkim ispitivanjima, novo metalno staklo bit će plasirano na tržište u sljedećih nekoliko godina. Zatim kirurzi mogu rutinski koristiti novu leguru za operaciju.

Mogu se zamisliti ne samo fiksacije za liječenje fraktura kosti, već i stentirani implantati za intervencije u vaskularnom sustavu. "Bilo bi lijepo kada bismo mogli napraviti nešto za dobrobit pacijenata našim istraživanjem", kaže profesorica ETH.

(idw - Švicarski savezni tehnološki institut Z rich (ETH Zurich), 29.09.2009. - DLO)