Um meta-biomaterial híbrido que promove o crescimento ósseo não é algo que você encontrará na natureza, mas pode ser criado usando uma impressora 3D e biomateriais existentes. Os pesquisadores da TU Delft desenvolveram um meta-implante que combina um meta-biomaterial convencional com um meta-biomaterial auxético. Ao contrário dos materiais naturais, auxéticas têm um coeficiente de Poisson negativo - quando esticadas, eles se tornam mais grossos perpendiculares à força aplicada. O material pode, portanto, ser usado em implantes de quadril para garantir sua fixação a longo prazo. Os pesquisadores da TU Delft publicaram suas descobertas na revista científica Horizontes de materiais em 2 de janeiro de 2018.

Por volta do ano 2020, o número de próteses de quadril em todo o mundo deve aumentar para 2,5 milhões por ano. Usando a tecnologia atual, cerca de 10 por cento desses implantes não estarão mais firmemente fixados 10 anos após a cirurgia. Isso inspirou o professor Amir Zadpoor ​​da TU Delft a encontrar um meio de prevenir o afrouxamento do implante. Zadpoor ​​agora acredita que encontrou uma solução usando um meta-biomaterial auxético.

Meta-biomateriais são a variante biomédica dos chamados metamateriais, materiais que apresentam características que não são encontradas na natureza. Em sua publicação, Zadpoor ​​e seus colegas descrevem o imenso potencial dos metamateriais no desenvolvimento de implantes médicos. "Meta-biomaterial auxiliar, projetado usando geometria simples e impresso em titânio, exibe a propriedade mecânica única de expandir quando colocado sob pressão. Isso o torna ideal para uso ao lado de materiais que fazem o oposto, "explica Zadpoor." Quando alguém com um implante de quadril anda, a prótese é submetida a várias forças. Se muita pressão se desenvolver em um lado da prótese, pode se desprender do osso, o que é extremamente indesejável. "

Os pesquisadores acreditam que uma prótese híbrida feita de meta-biomateriais com coeficiente de Poisson positivo e aqueles com coeficiente de Poisson negativo ficarão muito mais fixados no corpo. "Isso vai melhorar significativamente as chances de crescimento ósseo nos meta-biomateriais híbridos, segurando o implante com muito mais segurança no lugar. "Zadpoor ​​também acha que será capaz de usar este novo material no futuro para lidar com a causa mais significativa de afrouxamento do implante." Como haverá menos forças não naturais atuando na prótese, há uma chance menor de as partículas de plástico se desgastarem na concha do quadril, o que pode aumentar o risco de afrouxamento. "

O experimento de Zadpoor ​​envolveu uma compressão vertical em um implante cercado por material semelhante a osso (espuma especial com propriedades mecânicas de osso). A força simula o estresse exercido em um implante no corpo humano. Como resultado dessa pressão, o novo implante se expande, resultando na compressão do osso circundante em ambos os lados (a coloração turquesa vista na imagem acima). É exatamente essa compressão que pode garantir uma melhor fixação do implante. Os ensaios clínicos ainda não foram realizados. Nos próximos anos, a principal questão de pesquisa do grupo Delft - que trabalhará em colaboração com pesquisadores de vários hospitais acadêmicos - diz respeito a como exatamente essas propriedades podem ser usadas para desenvolver implantes melhores.

"A inovação na área de implantes de quadril é extremamente necessária, e o novo método do professor Zadpoor ​​certamente tem o potencial de prolongar a vida útil dos implantes. Uma introdução em fases começando com medições 3-D deste implante em pacientes será necessária a fim de garantir a melhoria segura da qualidade para os pacientes, "diz o professor Rob Nelissen, Professor Médico Delta e cirurgião ortopédico do Centro Médico da Universidade de Leiden.

O papel, "Meta-implantes projetados racionalmente:uma combinação de meta-biomateriais auxéticos e convencionais, "foi publicado no jornal revisado por pares da Royal Society of Chemistry Horizontes de materiais .