Um compósito de cerâmica-polímero bioativo para fixação de implantes e restauração de defeitos ósseos no crânio foi desenvolvido por um grupo internacional de cientistas de materiais do NUST MISIS Center for Composite Materials. Uma composição inovadora do material à base de biocerâmica derivada da casca de ovo fornece maior resistência e biointegração dos implantes. Os resultados do trabalho foram publicados na revista científica internacional Journal of Asian Ceramic Societies .

O polimetilmetacrilato (PMMA) é um polímero sintético usado por cirurgiões como um 'cimento ósseo' devido às suas propriedades de autocura e resistência. Mas este material é bioinerte por natureza, portanto, tem uma fraca interação química e biológica com os tecidos vivos e dificilmente se integra aos ossos.

Os cientistas estão investigando ativamente o PMMA, a fim de "otimizá-lo" para uma aplicação mais ampla em vários campos biomédicos, por exemplo, garantindo a fixação confiável de articulações / implantes artificiais, fixadores dentários, fechamento de defeitos cranianos em várias lesões, etc.

A equipe do NUST MISIS Center for Composite Materials resolveu este problema modificando o polimetil metacrilato, adicionando diopsídio, um material da categoria de biocerâmicas de silicato. É conhecido por propriedades como a falta de toxicidade para as células vivas, biodegradabilidade e capacidade de estimular a osteogênese - a formação de tecido ósseo em sua superfície.

"Cascas de ovo trazem benefícios à saúde, como mineralização e crescimento ósseo, tratamento da osteoporose, e, portanto, são usados ​​como enxerto ósseo. Adotamos uma abordagem econômica para reciclar biorresíduos para melhorar a qualidade de vida de pacientes com doenças ósseas. Para a produção de compósitos, diopsídio obtido a partir de cascas de ovo foi usado, "diz Inna Bulygina, co-autor do estudo, Aluno do iPhD em Ciência de Biomateriais na NUST MISIS.

Os desenvolvedores propuseram otimizar o material adicionando cerâmicas bioativas à matriz polimérica de PMMA.
"Como resultado, temos um material composto de PMMA / diopsídio poroso, que foi produzido pelo método de fundição de solvente. Durante os experimentos, tentamos proporções diferentes de diopsídio - 25%, 50% e 75%, "acrescentou Rajan Choudhary, um dos autores do desenvolvimento, PostDoc em NUST MISIS.

De acordo com o cientista, o processo de formação e reabsorção óssea é conhecido por ser regulado por vários agentes, incluindo fatores de crescimento, proteínas e hormônios. Ao mesmo tempo, vários íons, como o fósforo, cálcio, estrôncio, magnésio e dióxido de silício, estão envolvidos na regeneração, mineralização e metabolismo dos ossos, e são esses elementos que garantem a introdução de diopsídio no composto.

"As amostras contendo 50% de diopsídio mostraram o melhor resultado - demonstraram um aumento de 4 vezes na resistência à compressão, e após 4 semanas de testes in vitro mostraram uma boa capacidade de depositar minerais ósseos em sua superfície. Ao mesmo tempo, descobrimos que as propriedades mecânicas dos compostos porosos obtidos correspondem às propriedades do osso esponjoso do corpo humano, "acrescentou Rajan Choudhary.

De acordo com os cientistas, os resíduos das indústrias agrícolas e alimentares podem ser utilizados para a produção industrial de material cirúrgico. Contudo, coleção, a limpeza e a reciclagem exigirão uma coleta separada de resíduos.

Atualmente, os desenvolvedores estão concluindo uma série de testes de laboratório das amostras obtidas.