Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

Metaliczna pianka nową nadzieją ortopedów

Recommended Posts

Naukowcy z North Carolina State University opracowali niezwykły materiał, który już niedługo może znaleźć zastosowanie m.in. w ortopedii. Substancją tą jest spieniona forma metalu, która może posłużyć jako element spajający kości lub ułatwiający związanie się implantów z tkanką kostną.

Jak twierdzą autorzy wynalazku, jego główną zaletą jest biokompatybilność (tzn. możliwość umieszczania go w obrębie żywej tkanki bez wywoływania nadmiernej reakcji immunologicznej) oraz niska gęstość, nieprzekraczająca tej charakterystycznej dla aluminium. Ważne są także korzystne właściwości mechaniczne, takie jak zdolność do absorpcji drgań oraz elastyczność porównywalna z naturalną tkanką kostną.

Równie niezwykły, co porowata forma nowego materiału, jest jego skład chemiczny. Oprócz pianki złożonej w 100% ze stali badacze opracowali bowiem dość rzadko spotykaną w tradycyjnych konstrukcjach mieszankę stali i aluminium. Jednocześnie, jak zaznaczają autorzy, liczne przestrzenie obecne w implancie pozwalają na jego infiltrację przez elementy żywej tkanki, ułatwiając tym samym jego umocowanie w organizmie i wzmacniając jego integrację ze strukturami ożywionymi.

Jak ocenia szef zespołu pracującego nad udoskonaleniem metalicznej pianki, dr Afsaneh Rabiei, ma ona sporą szansę wyprzeć tytan z pozycji najlepszego materiału do produkcji wielu rodzajów implantów. Zdaniem badacza kluczową cechą nowego wynalazku jest jego stosunkowo wysoka elastyczność, trzykrotnie większa niż w przypadku tytanu i jednocześnie zbliżona do wartości charakterystycznych dla tkanki kostnej. Jest to niezwykle ważne, gdyż ogromna sztywność implantów tytanowych sprzyja przyjmowaniu przez nie zbyt wielkich obciążeń, przez co na styku z metalowym ciałem obcym w wielu przypadkach dochodzi do obumierania komórek tkanki kostnej. Ostateczne zatwierdzenie metalicznej pianki do zastosowania klinicznego będzie jednak wymagało dalszych testów.

Share this post


Link to post
Share on other sites

No, no, niezłe jaja :D Dotychczas Biology News nigdy mnie nie zawodziło i prezentowało bardzo świeże wiadomości, a tu taka niespodzianka ;) Dzięki za zwrócenie uwagi! (chociaż notkę zostawię)

Share this post


Link to post
Share on other sites

He, he, czyli to blog majsterkowiczów wyprzedził Biology News. :D

Newsa nie usuwaj, w końcu niewiele osób czytuje makezine.com. ;)

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z University of Nottingham stwierdzili, że niektóre szympansy mają w szkielecie serca kość - os cordis. Odkrycie to może mieć spore znaczenie dla metod dbania o ich zdrowie i ochrony. Biolodzy podkreślają, że dotąd os cordis opisano u pewnych przeżuwaczy, wielbłądowatych czy wydr, nigdy jednak u człowiekowatych. Wyniki badań opisano na łamach Scientific Reports.
      Dzikie szympansy są zagrożone. Skądinąd wiadomo, że choroby serca występują u niemal 70% trzymanych w niewoli dorosłych osobników. Zrozumienie budowy serca jest więc kluczowe dla odpowiedniej opieki medycznej.
      Do odkrycia doszło dzięki zastosowaniu kilku różnych technik, w tym mikrotomografii. U naszych szympansów os cordis była niewielka [...] - wyjaśnia dr Catrin Rutland.
      Naukowcy muszą zrozumieć, jaką funkcję os cordis pełni w sercu szympansów albo czy jej obecność wiąże się w jakiś sposób z chorobą kardiologiczną. Brytyjczycy zauważyli bowiem np., że częściej występowała u osobników z idiopatycznym włóknieniem mięśnia sercowego (ang. idiopathic myocardial fibrosis, IMF). [W przyszłości] powinna też zostać rozważona możliwość, że os cordis występuje u ludzi cierpiących na podobne zaburzenia sercowo-naczyniowe - mówi Rutland.
      Analizowano związki między obecnością os cordis, chrząstki sercowej (cartilago cordis) lub ektopowych zwapnień a poziomem IMF, wiekiem, płcią oraz wagą serca.
      W 4 sercach w obrębie trójkąta włóknistego prawego szkieletu serca wykryto pojedynczą hipergęstą strukturę. Skany w wysokiej rozdzielczości i badania histopatologiczne ujawniły 2 przypadki kości beleczkowych, 1 przypadek chrząstki szklistej oraz 1 przypadek ogniska zmineralizowanej metaplazji włóknisto-chrzęstnej (z kostnieniem śródchrzęstnym). U 4 osobników stwierdzono zaś liczne ogniska ektopowych zwapnień, głównie w obrębie ścian dużych naczyń. We wszystkich sercach z wyraźnym zwłóknieniem występowały twory chrzęstne lub kostne oraz podwyższony poziom kolagenu w tkankach przyległych do kości bądź chrząstki. Serca bez lub ze słabo zaawansowanym IMF nie wykazywały obecności os czy cartilago cordis. Nowe badanie pokazuje więc, że os i cartilago cordis występują u pewnych szympansów, szczególnie u dotkniętych IFM, i mogą wpływać na ryzyko arytmii i nagłej śmierci.
      Generalnie naukowcy wykazali, że hipergęsty obszar występował w sercu tak samic, jak i samców w różnym wieku. Na razie badania wykonano u zaledwie 16 osobników, dlatego konieczne są dalsze studia, które pokażą, jak bardzo os cordis jest rozpowszechniona w populacji.
      Dokładna funkcja cartilago bądź os cordis jest też niejasna u innych zwierząt. U bydła uznaje się, że os cordis wspiera normalny ruch zastawek w ciężkim sercu (nie została powiązana z chorobą sercowo-naczyniową).

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Tytan, księżyc Saturna, to niezwykłe miejsce. Jest to jedyny księżyc w Układzie Słonecznym, który posiada atmosferę. Jest większy niż Merkury, a jego powierzchnię pokrywają rzeki i morza płynnych węglowodorów. Pod nimi znajduje się zamarznięta woda, a pod lodem być może jest wodny ocean, w którym potencjalnie może istnieć życie. Przed wieloma laty naukowcy zauważyli, że Tytan powiększa swoją orbitę. Teraz wiemy, że oddala się on od Saturna 100-krotnie szybciej niż sądzono.
      Najnowsze badania, których wyniki opublikowano na łamach Nature Astronomy, wskazują zatem, że księżyc narodził się znacznie bliżej planety. Obecnie oba obiekty dzielą 1,2 miliony kilometrów. To trzykrotnie większa odległość niż między Ziemią a Księżycem.
      Autorzy większości wcześniejszych prac przewidywali, że księżyce takie jak Tytan czy Kalisto, księżyc Jowisza, powstały mniej więcej w takiej odległości od planety, w której znajdują się obecnie, mówi współautor badań, profesor Jim Fuller z Caltechu. Jednak najnowsze odkrycie wskazuje, że system księżyców Saturna oraz – potencjalnie – jego pierścienie, tworzyły się i ewoluowały bardziej dynamicznie, niż się przypuszcza.
      Warto przypomnieć, że nasz Księżyc również oddala się od Ziemi. Księżyc ma bowiem wpływ grawitacyjny na naszą planetę, co wywołuje m.in. pływy morskie. Wpływa on też na wnętrze Ziemi. Zachodzą tam procesy tarcia, w wyniku których część energii wpływu Księżyca zamieniana jest na energię cieplną. To zaburza pole grawitacyjne Ziemi, które „popycha” Księżyc. Ten zyskuje dzięki temu dodatkową energię, która powoduje, że oddala się od Ziemi w tempie około 3,8 centymetra na rok. To bardzo powolny proces. Na tyle powolny, że Księżyc nie zdąży uciec od Ziemi zanim oboje za 6 miliardów lat nie zostaną wchłonięci przez rozszerzające się Słońce.
      Podobny proces zachodzi pomiędzy Saturnem a Tytanem. Jednak dotychczas szacowano, że Tytan oddala się od Saturna w tempie 1 milimetra rocznie. Teraz wiemy, że jest to proces znacznie szybszy.
      Jak dowiadujemy się z Nature Astronomy, dwa zespoły naukowe wykorzystały różne techniki do pomiaru orbity Tytana w czasie 10 lat. Pierwszy z nich użył astrometrii, badając pozycję Tytana względem gwiazd w tle. Do badań posłużyły fotografie wykonane przez sondę Cassini. Drugi z zespołów posłużył się radiometrią, badając prędkość Cassini gdy ta znajdowała się pod wpływem grawitacyjnym Tytana.
      Używając dwóch niezależnych zestawów danych – astrometycznych i radiometrycznych – oraz dwóch różnych metod analitycznych, otrzymaliśmy w pełni zgodne wyniki, mówi główny autor badań, Valery Lainey z Obserwatorium Paryskiego. Sam Lainey pracował w zespole astrometrycznym.
      Co więcej wyniki pomiarów zgadzają się z hipotezą Fullera, który w 2016 roku zaproponował teorię, zgodnie z którą tempo migracji Tytana jest znacznie szybsze niż przewidywane na podstawie teorii o siłach pływowych. Zgodnie z tą teorią wpływ grawitacyjny Tytana powoduje ściskanie Saturna i wprawa planetę w silne oscylacje, podczas których pojawia się tyle energii, że Tytan ucieka od Saturna znacznie szybciej niż sądzono. I rzeczywiście. Obecne badania wykazały, że księżyc oddala się od planety w tempie 11 centymetrów rocznie.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Nowe analizy kości, która posłużyła do odkrycia i zidentyfikowania denisowian, zdradzają kolejne sekrety tego tajemniczego gatunku człowieka. Cyfrowa rekonstrukcja paliczka dowodzi, że palce denisowian były bardziej podobne do palców Homo sapiens niż do neandertalczyków.
      W 2008 roku w Denisowej Jaskini znaleziono fragment kości małego palca. Dwa lata później świat obiegła wiadomość, że należał on do gatunku odmiennego zarówno od neandertalczyków jak i ludzi współczesnych. W ten sposób dowiedzieliśmy się o istnieniu denisowian.
      Wspomniana kość została podzielona na dwie części. Jedna z nich, bliższa samej dłoni, trafiła do Instytutu Maksa Plancka, gdzie przeszła badania i to na jej podstawie zidentyfikowano denisowian, drugą część wysłano na Univerity of Berkeley.
      Teraz porównano analizy DNA obu części, by upewnić się, że należały do tej samej osoby i wykonano cyfrową rekonstrukcję całej kości. To nie zrewolucjonizuje naszej wiedzy o morfologii denisowian, ale rzuci nieco światła na tę kwestię, mówi paleoantropolog Bence Viola z University of Toronto.
      Kość została odkryta przez rosyjskich archeologów pracujących pod kierunkiem Anatolija Derewianko. Zdecydowano się ją podzielić i wysłać do dwóch specjalistycznych laboratoriów, by te spróbowały dokonać analizy genomu. Po tym, jak uczeni z Instytutu Genetyki Ewolucyjnej im. Maksa Plancka w Lipsku zsekwencjonowali DNA i okazało się, że należy ono do nieznanego gatunku człowieka, rosyjscy archeolodzy przyznali, że drugi fragment kości wysłali do USA. Uczeni z Niemiec nie mieli zamiaru pozwolić, by Amerykanie ich wyprzedzili i w marcu 2010 opublikowali wyniki badań nad mitochondrialnym DNA (mDNA) kości, a kilka miesięcy później opisali pełne DNA jądrowe (nDNA).
      Denisowa Jaskinia stała się jednym z najważniejszych stanowisk archeologicznych. Znaleziono w niej m.in. szczątki potomka neandertalskiej matki i denisowiańskiego ojca.
      Nie mniej jednak interesujące są losy samej kości, a raczej jej fragmentu, który został wysłany do USA. Trafił on do zespołu genetyka Edwarda Rubina z Lawrence Berkeley Laboratory (LBL). Gdy w Lipsku zespół Svante Pääbo zsekwencjonował mDNA Eva-Maria Geigl z Institute Jacques Monod w Paryżu poprosiła Rubina o przesłanie jej kości, którą dostał od Rosjan. Chciała bowiem zskewencjonować nDNA. Nie mogła sobie z tym poradzić, więc zaczęła pracować nad innymi metodami sekwencjonowania. W tym czasie zespół Paabo opublikował również wyniki badań nad nDNA. W tej sytuacji Rubin poprosił Geigl o zwrot kości. Została ona wysłana z powrotem do USA w 2011 roku, jednak Geigl zachowała sobie próbki i wykonała szczegółowe fotografie. Uczona przez lata próbowała zbadać nDNA, ale jej się to nie udało. W końcu zdecydowała się na publikację danych z mDNA. Dzięki temu potwierdzono, że oba fragmenty pochodzą z tej samej kości, a wykonane przez nią zdjęcia posłużyły do jej cyfrowej rekonstrukcji. Okazało się, że mimo iż denisowianie są bliżej spokrewnieni z neandertalczykami, to ich palce bardziej przypominały palce H. sapiens. Skądinąd wiemy, że zęby denisowian nie przypominają zębów człowieka współczesnego.
      Tymczasem fragment kości wysłany do USA zaginął. Rubin w 2016 roku opuścił LBL i rozpoczął pracę dla przemysłu, a dziennikarzom nie udało się z nim skontaktować. Odkrywca kości, Anatolij Derewianko twierdzi, że w 2011 lub 2012 Rubin wysłał kość do słynnego laboratorium Eske Willersleva z Uniwersytetu w Kopehnadze. Laboratorium nie odpowiedziało dotychczas na pytanie o kość.
      Na razie nie wiadomo zatem, gdzie kość jest, ani w jakim jest tanie. Badania DNA są badaniami destrukcyjnymi i zespół Pääbo musiał częściowo zniszczyć swój fragment kości.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Tytan, największy księżyc Saturna, ma w pobliżu równika olbrzymi pas lodu. Większość powierzchni Tytana jest pokryta materiałem organicznym, który bez przerwy nań opada. Jednak teraz naukowcy stwierdzili, że w pobliżu równika istnieje tam długi na 6300 kilometrów pas lodu. Nie koreluje on ani z topografią ani budową pod powierzchnią. W innych regionach Tytana bogate w lód obszary występują tylko w kraterach, albo zostają odkryte wskutek erozji, co wskazuje na kriowulkanizm, piszą autorzy badań w Nature Astronomy.
      Na Tytanie znajdują się też oceany metanu oraz gruba atmosfera pełna organicznych molekuł. To właśnie przez nią trudno jest oglądać powierzchnię księżyca. Tylko kilka długości fali przenika przez atmosferę.
      Caitlin Griffith i jej koledzy z University of Arizona wykorzystali dane zebrane przez sondę Cassini do poszukiwania lodu. O ile już wcześniej było wiadomo, że regionalnie lód na Tytanie występuje, to istnienia długiego na tysiące kilometrów pasa lodu naukowcy nie potrafią wyjaśnić. Taka struktura powinna być ukryta pod setkami metrów osadów.
      Możliwe, że widzimy coś, z czasów, gdy Tytan był zupełnie inny. Obecnie nie potrafimy tego wyjaśnić, przyznaje Griffith. Obecnie Tytan jest nieaktywny pod względem geologicznym, ale odkryty właśnie pas lodu może wskazywać, że w przeszłości jego powierzchnia się przemieszczała.
      Zdaniem Griffith, lód prawdopodobnie występuje na klifach odsłoniętych przez erozję, a nie na płaskim terenie. Lepsze poznanie rozmieszczenia osadów organicznych opadających na powierzchnię księżyca dostarczyłoby nam wielu informacji nie tylko o samym Tytanie, ale również o historii jego atmosfery.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Nowotwory to jedna z głównych przyczyn zgonów w krajach uprzemysłowionych. Wiele z nich potrafimy leczyć lub kontrolować, ale mimo to wciąż umiera na nie duża liczba ludzi. Przyczyną jest zbyt późna diagnoza. Opracowanie metody wczesnego wykrywania rozwijającego się nowotworu pozwoliłoby nie tylko uratować życie wielu ludziom, ale znacząco obniżyłoby koszty terapii.
      Potencjalną metodę ostrzegania o początkach nowotworu opracował profesor Martin Fusseneger ze Szwajcarskiego Instytutu Technologicznego w Zurichu i współpracujący z nim naukowcy. Wykorzystuje ona sieć syntetycznych genów rozpoznających bardzo wczesne etapy rozwoju nowotworów prostaty, płuc, piersi i jelita grubego. Na tych wczesnych etapach dochodzi do zwiększenia poziomu wapnia we krwi i właśnie ten podniesiony poziom wykrywa system Fussenegera.
      Wspomniana sieć genów jest umieszczana w implancie, który wstrzykiwany jest pod skórę, gdzie bez przerwy monitoruje poziom wapnia we krwi. Gdy poziom ten zostaje przez dłuższy czas przekroczony, uruchamiana jest cała kaskada sygnałów, które powodują, że we wstrzykniętej w określone miejsce na skórze zmodyfikowanej genetycznie grupie komórek dochodzi do produkcji melaniny. Na skórze pojawia się widoczne gołym okiem zaciemnione miejsce, które jest sygnałem ostrzegawczym o rozwijającym się nowotworze. Co istotne, sygnał ten pojawia się na długo zanim jeszcze nowotwór można wykryć za pomocą standardowych metod diagnostycznych. Posiadacz implantu powinien wówczas udać się do lekarza w celu specjalistycznej diagnostyki, mówi Fussenegger.
      Naukowcy wykorzystali jako wskaźnik poziom wapnia, gdyż jest on ściśle kontrolowany przez organizm. Kości służą jako bufor regulujący poziom wapnia we krwi. Zbyt duża ilość tego pierwiastka może być sygnałem o rozwoju jednego z czterech wspomnianych typów nowotworów. Wczesna diagnostyka to klucz do sukcesu. Na przykład w przypadku raka piersi szanse na wyleczenie przy wczesnej diagnozie wynoszą aż 98%, podczas gdy przy późnej diagnozie spadają do 25%. Obecnie ludzie trafią do lekarza przeważnie wówczas, gdy guz daje jakieś objawy. Niestety, często jest wówczas zbyt późno, stwierdza Fussenegger.
      Nawiększym ograniczeniem nowej metody jest krótki czas życia implantu. Jak mówi Fussenegger, z literatury specjalistycznej wynika, że po zamknięciu w odpowiednich kapsułach żywe komórki mogą przetrwać około roku. Po tym czasie implant trzeba będzie zapewne wymieniać.
      Na razie naukowcy dysponują wczesnym prototypem implantu. Był on z powodzeniem testowany na myszach i świniach. Profesor Fusseneger mówi, że opracowanie w pełni rozwiniętej wersji dla ludzi oraz proces jej testowania i dopuszczania do użytku potrwają co najmniej 10 lat.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...