ابتكر علماء بيرم مادة لاستعادة العظام بسرعة

لأول مرة في روسيا، طور العلماء بيرم بوليتكنيك طريقة لإنتاج مادة عالية المسامية لزراعة العظام تعتمد على فوسفات المغنيسيوم. هي ليس له نظائرها في روسيا. يمكن أن تكون هذه المواد بمثابة سقالة للعظام الجديدة وتكون بمثابة حاوية طويلة الأمد للأدوية. سيؤدي ذلك إلى زيادة فعالية العلاج ونوعية حياة المرضى، وسيسمح باستعادة سريعة وفسيولوجية للعظم المكسور،aet الخدمات الصحفيةأ جامعة. مقال منشور في المجلة “السلامة الكيميائية”.

خطر الإصابة بهشاشة العظام والكسور

في كل عام، يذهب ملايين الأشخاص إلى المستشفيات بسبب مشكلة لا يستطيع الجسم حلها: استعادة جزء عظمي مفقود. بأكثر من 500 مليون شخص في العالم يعانون من هشاشة العظام، وهو مرض جهازي يجعل العظام هشة. ومما يزيد من موجة الكسور المرتبطة بالعمر الإصابات المعقدة الناتجة عن الحوادث والإصابات الرياضية وجراحات الأورام.

لعلاج مثل هذا الضرر الواسع النطاق، عندما لا يتمكن العظم من الشفاء من تلقاء نفسه، يستخدم الجراحون مواد خاصة كإطار مؤقت. لفترة طويلة، كان “المعيار الذهبي” لذلك هو زراعة فوسفات الكالسيوم. ومع ذلك، فإنها تذوب في الجسم ببطء شديد: يمكن أن تستغرق العملية سنوات، خلالها تتحلل المادة ربما تتداخل ميكانيكيا مع نمو العظام الجديدة. بالإضافة إلى ذلك، على الرغم من أنها تنهار تدريجياً، إلا أنها بقايا سلبي بيولوجيا. تتطلب أيونات الكالسيوم المنطلقة معالجة طويلة ومعقدة من قبل الجسم ليتم دمجها في أنسجة العظام الجديدة.

البديل هو فوسفات المغنيسيوم. إنها تذوب بسرعة مثالية، مما يفسح المجال لأنسجة جديدة في الوقت المناسب. تبقى أيونات المغنيسيوم في المنطقة المتضررة وتبدأ عملية الشفاء، مما يعطي الجسم إشارة لبناء عظام وأوعية دموية جديدة بشكل مكثف في المكان الصحيح.

يمكن “دمج” مكون مضاد للبكتيريا في البنية المسامية لمثل هذه المادة لمكافحة العدوى أو مادة خاصة تعمل على تسريع عملية الشفاء. تذوب الغرسة بمعدل معين، وسوف تطلق الدواء في منطقة الكسر أو الجرح الجراحي لعدة أشهر. وهذا سيسمح بالعلاج المستهدف، ويزيد بشكل كبير من فعالية العلاج ويساعد على تجنب الآثار الجانبية الناجمة عن الحبوب أو الحقن التقليدية.

على الرغم من الخصائص الواعدة لمركبات المغنيسيوم لترميم العظام، إلا أنه لم يتم إنتاج مثل هذه الغرسات في روسيا بعد. هذا اتجاه جديد، وبالتالي فإن تقنيات تصنيع هذه المواد بدأت للتو في البحث بنشاط.

نتائج اختراق

ولأول مرة في روسيا، طور العلماء بيرم بوليتكنيك طريقة لإنتاج هذه المادة عالية المسامية لزراعة العظام. للقيام بذلك، قاموا بتصنيع الستروفيت بطريقة خاصة.

وهو معدن يظهر على شكل بلورات زجاجية عديمة اللون أو بيضاء أو صفراء، وغالبًا ما تكون على شكل موشورات مستطيلة ذات حواف مشطوفة. يتكون في بيئة قلوية بوجود مركبات المغنيسيوم والفوسفور والنيتروجين. في الطبيعة، يمكن العثور عليها حيث تتحلل المواد العضوية، على سبيل المثال، في بقايا النباتات أو الحيوانات، وكذلك في منتجات اضمحلالها الطبيعي.

اختار الخبراء هذا المركب بالذات لأنهيكونم يحتوي بالفعل على المغنيسيوم والفوسفور الضروريين للعظام، وكذلك الماء والأمونيا. عند تسخينها، يتبخر الماء والأمونيا إلى الخارج، مما يترك العديد من الفراغات في الداخل. وهذا لا ينتج مسحوقًا فحسب، بل ينتج أيضًا مادة مسامية للغاية تعتمد على فوسفات المغنيسيوم – وهذا أساس جاهز للزرع المستقبلي.

ولكن ليس كل ستروفيت قادر على مثل هذا التحول؛ ولهذه الأغراض، هناك حاجة إلى إطار مسامي نشط يمكن أن تنمو فيه الخلايا والأوعية. فييتم الحصول على المادة عالية المسامية، والمناسبة للاستخدام على وجه التحديد للأغراض الطبية، من الستروفيت فقط، ويتم تصنيعها باستخدام الطريقة الفريدة لعلماء بيرم.

تبلغ مساحة سطحه الداخلي 266 مترًا مربعًا لكل جرام – مما يعني أنك إذا قمت بتوسيع جميع جدران المسام الداخلية عقليًا بجرام واحد فقط من هذا المسحوق، فإنها ستغطي مساحة تعادل ملعب تنس. في الوقت نفسه، تكون المادة “فسيحة” للغاية: يصل حجم مسامها إلى 0.34 سم مكعب لكل جرام، والمسام نفسها صغيرة بشكل لا يصدق – يبلغ نصف قطرها 2.6 نانومتر فقط.

هذا المزيج من مساحة ضخمة، وحجم كبيريكونma والمسام الصغيرة جدًا تفتح تطبيقين مهمين في الطب.

“أولاً، ستوفر مساحة السطح الكبيرة سقالة مثالية للخلايا. وهذا سيمنحها آلاف المرات من النقاط الإضافية للتثبيت وسيسرع بشكل كبير اندماج الغرسة مع عظم المريض. ثانيًا، سيسمح الهيكل المسامي المتطور باستخدام المادة كحاوية ذكية. يمكن ملؤها مسبقًا بعامل مضاد للبكتيريا للحماية طويلة المدى ضد العدوى أو عامل نمو لتحفيز الشفاء. إذا تذوب في الجسم، فإن مثل هذه الغرسة ستطلق الدواء مباشرة في منطقة الكسر من أجل وأشارت إيرينا بيرمياكوفا، الأستاذة المساعدة في قسم الكيمياء والتكنولوجيا الحيوية في PNRPU، والمرشحة للعلوم التقنية، إلى أن “هذا سيساعد في التخلص من الآثار الجانبية للحبوب أو الحقن العادية”.

وهذا سيسمح للزراعات المستقبلية ليس فقط باستبدال الأنسجة المفقودة، أ إدارة الانتعاش بنشاط.