Knoglebindende lim

Knuste knogler udgør et vanskeligt problem for kirurger, som i øjeblikket skal bruge bittesmå skruer og plader til at holde fragmenter på plads længe nok til, at pausen kan heles. Men en ny lim, som har klæbeevnen til at klæbe til knogler, kan en dag hjælpe ortopædkirurger med at fikse svære brud, meddelte forskere i dag på American Chemical Society konference i Washington, DC.

Kongen af ​​slottet: Sandslotsorme (vist her), som bygger sig et hus af sand, inspirerede til et nyt klæbemiddel, som en dag kunne bruges til at lime knækkede knogler sammen igen.

At lave lim, der klæber til knogler og andre våde overflader, har vist sig at være en særlig kompleks opgave - enten glider den lige af, eller også opløses den i den omgivende væske. Russell Stewart, ledende forsker og biomedicinsk ingeniør ved University of Utah, fandt sin inspiration til limen i den lille sandslotsorm. Ormen bygger sit rørformede hjem på havbunden ved hjælp af sandkorn og stykker skal, cementeret på plads stykke for stykke som mursten og mørtel.

Ormen skal overvinde adskillige problemer, når den skal sætte et sandslot sammen under vandet, siger Stewart. Dens klæbemiddel skal klæbe til våde overflader, og når det udskiller klæbemidlet under vand, skal det forhindre det i bare at opløses i havet. Selvom limen starter som flydende, skal den hærde til et fast stof. Ormen har løst alle disse problemer, og vi forsøger at kopiere de løsninger, siger han.

Stewart og hans kolleger fandt ud af, at sandslotsormen bruger ændringer i pH-niveauet til at få limen til at hærde. Inde i ormen, hvor pH er lav, er limen en væske. Udsættelse for havvand, som har en højere pH, får limen langsomt til at størkne. Efter lidt fidus genskabte forskerne en syntetisk version af ormens klæbemiddel – en polyacrylatlim, der er vandopløselig, men som ikke opløses i væske, er mindst lige så stærk som Super Glue og er dobbelt så stærk som ormens originale lim. . Cellekulturforsøg viste ingen tegn på toksicitet; tidlige test på rotter ser ud til at understøtte dette og viser heller ingen usædvanlig immunreaktion.

Der er et betydeligt behov i klinikken for bedre lim, siger Jeffrey Karp , en biologisk og kemisk ingeniør ved Brigham and Women's Hospital i Boston. Og selvom der er nogle meget stærke lime af medicinsk kvalitet til rådighed, bemærker han, at de også har en tendens til at være stærkt inflammatoriske. Behovet for et klæbemiddel, der kan binde knogler og justere små fragmenter uden betændelse, er et presserende behov. Hvad mere er, siger Karp, er det nye klæbemiddel unikt ved, at det kan påføres på en våd overflade uden at migrere væk fra skadestedet. Lim har en tendens til at være meget rodet, og kirurger har meget svært ved at manipulere dem i våde omgivelser, siger han. Det er svært at placere dem direkte på interessestedet.

Et tæt bånd: Et scanningselektronmikroskopbillede af to glasperler cementeret sammen af ​​en sandslotsorm og fjernet fra ormens rør (indsat). Det større billede er et nærbillede af forbindelsen, som blev lavet ved hjælp af ormens klæbemiddel.

Stewart og hans kolleger mener, at klæbemidlet kan bruges som et supplement til ledninger, stifter og plader – store stykker kan holdes på plads med hardware, mens små stykker kan limes tilbage i. Og ved kranie-ansigtsbrud, hvor man bruger stifter og skruer kan forårsage permanent kosmetisk skade, kan limen potentielt sprøjtes ind med en sprøjte, hvorved åben kirurgi undgås.

En af vores udfordringer er at holde meget små stykker i meget præcis justering. Vi skal bare holde dem der, indtil de heler, kun seks uger, siger Thomas Higgins , en ortopædkirurg ved University of Utah's School of Medicine, som har specialiseret sig i ledbrud og har rådført sig med Stewart om klæbemidlets kliniske anvendelser. At have noget, der er flydende og ville antage en mere stiv tilstand, når man lægger det [i kroppen], ville være meget lettere anvendeligt og meget mere alsidigt, end det vi bruger nu, siger han. Dette er stadig foreløbigt, men det viser meget lovende.

Ud over at binde knogler, holder klæbemidlet et løfte for en række anvendelser i våde omgivelser – alt fra reparation af revnede tænder til reparation af ætsende revner på skibe ude af tørdok. Det vil være rigtig interessant for en tandlæge eller ortopædkirurg at overveje [denne type materiale] som en strategi for knogle- og tandreparation, siger Herbert Waite , en biokemiker ved University of California, Santa Barbara, som ikke var involveret i forskningen.

Karp bemærker, at der stadig er meget arbejde at gøre. Bare ideen om at danne lim i nærvær af blod kan være meget anderledes end at danne det under havvand eller under laboratorieforhold, siger han. Men han mener, at gruppen er kommet godt fra start. Jeg synes, det er en virkelig interessant og ny tilgang til bedre at forstå sandslotsormens biologi for at skabe nye klæbemidler, siger Karp. Evolution er den bedste problemløser. Der er ikke noget, der kan konkurrere med det.

skjule