211service.com
Botvormende lijm
Verbrijzelde botten vormen een moeilijk probleem voor chirurgen, die momenteel kleine schroeven en platen moeten gebruiken om fragmenten lang genoeg op hun plaats te houden om de breuk te laten genezen. Maar een nieuwe lijm, die de kleefkracht heeft om aan bot te hechten, zou op een dag orthopedisch chirurgen kunnen helpen bij het repareren van moeilijke breuken, kondigden onderzoekers vandaag aan op de American Chemical Society-conferentie in Washington, DC.
Koning van het kasteel: Zandkasteelwormen (hier afgebeeld), die zichzelf een huis van zand bouwen, inspireerden een nieuwe lijm die ooit zou kunnen worden gebruikt om gebroken botten weer aan elkaar te lijmen.
Het maken van lijm die aan botten en andere natte oppervlakken kleeft, is een bijzonder complexe taak gebleken: het glijdt er zo af, of het lost op in de omringende vloeistof. Russell Stewart, hoofdonderzoeker en biomedisch ingenieur aan de Universiteit van Utah, vond zijn inspiratie voor de lijm in de kleine zandkasteelworm. De worm bouwt zijn buisvormige huis op de oceaanbodem met behulp van zandkorrels en stukjes schelp, stuk voor stuk op hun plaats gecementeerd als baksteen en mortel.
De worm moet verschillende problemen overwinnen als hij onder water een zandkasteel in elkaar zet, zegt Stewart. De lijm moet hechten aan natte oppervlakken, en wanneer hij die lijm onder water afscheidt, moet hij voorkomen dat deze gewoon in de oceaan oplost. Hoewel de lijm vloeibaar begint, moet deze uitharden tot een vaste stof. De worm heeft al deze problemen opgelost en we proberen die oplossingen te kopiëren, zegt hij.
Stewart en zijn collega's ontdekten dat de zandkasteelworm veranderingen in de pH-waarde gebruikt om de lijm te laten uitharden. In de worm, waar de pH laag is, is de lijm een vloeistof. Blootstelling aan zeewater, dat een hogere pH heeft, zorgt ervoor dat de lijm langzaam stolt. Na wat knutselen hebben de onderzoekers een synthetische versie van de wormlijm opnieuw gemaakt - een polyacrylaatlijm die in water oplosbaar is maar niet oplost in vloeistof, minstens zo sterk is als Super Glue en twee keer zo sterk als de originele lijm van de worm . Celkweekexperimenten vertoonden geen teken van toxiciteit; vroege tests bij ratten lijken dat te ondersteunen en laten ook geen ongewone immuunreactie zien.
Er is een grote behoefte in de kliniek aan betere lijmen, zegt Jeffrey Karp , een biologisch en chemisch ingenieur in het Brigham and Women's Hospital in Boston. En hoewel er een aantal zeer sterke lijmen van medische kwaliteit beschikbaar zijn, merkt hij op dat ze ook de neiging hebben om zeer inflammatoir te zijn. Er is dringend behoefte aan een kleefstof die bot kan binden en kleine fragmenten kan uitlijnen zonder ontsteking. Bovendien, zegt Karp, is de nieuwe lijm uniek omdat hij op een nat oppervlak kan worden aangebracht zonder van de plaats van de verwonding weg te trekken. Lijmen zijn meestal erg rommelig, en chirurgen hebben grote moeite om ze te manipuleren in natte omgevingen, zegt hij. Het is moeilijk om ze direct op de interessante site te plaatsen.
Een hechte band: Een scanning-elektronenmicroscoopbeeld van twee glasparels die aan elkaar zijn gecementeerd door een zandkasteelworm en verwijderd uit de buis van de worm (inzet). De grotere afbeelding is een close-up van de verbinding, die is gemaakt met behulp van de lijm van de worm.
Stewart en zijn collega's zijn van mening dat de lijm kan worden gebruikt als aanvulling op draden, pinnen en platen - grote stukken kunnen met hardware op hun plaats worden gehouden, terwijl kleine stukjes er weer in kunnen worden gelijmd. En bij schedel-gezichtsfracturen, waarbij pinnen worden gebruikt en schroeven permanente cosmetische schade kunnen veroorzaken, kan de lijm mogelijk met een injectiespuit worden geïnjecteerd, waardoor open chirurgie wordt vermeden.
Een van onze uitdagingen is om zeer kleine stukjes in een zeer nauwkeurige uitlijning te houden. We moeten ze daar gewoon vasthouden totdat ze genezen, slechts zes weken, zegt Thomas Higgins , een orthopedisch chirurg aan de University of Utah's School of Medicine, die gespecialiseerd is in gewrichtsbreuken en Stewart heeft geraadpleegd over de klinische toepassingen van de lijm. Om iets te hebben dat vloeibaar is en een meer rigide staat zou aannemen wanneer je het [in het lichaam] stopt, zou dat veel gemakkelijker toepasbaar en veelzijdiger zijn dan wat we nu gebruiken, zegt hij. Dit is nog voorlopig, maar het belooft veel.
Naast het binden van botten, is de lijm veelbelovend voor een aantal toepassingen in natte omgevingen - alles van het herstellen van gebarsten tanden tot het repareren van corrosieve scheuren op schepen die uit het droogdok komen. Het zal heel interessant zijn voor een tandarts of orthopedisch chirurg om [dit soort materiaal] te beschouwen als een strategie voor bot- en tandherstel, zegt Herbert Waite , een biochemicus aan de Universiteit van Californië, Santa Barbara, die niet betrokken was bij het onderzoek.
Karp merkt op dat er nog veel werk aan de winkel is. Alleen het idee om lijm te vormen in aanwezigheid van bloed kan heel anders zijn dan het vormen onder zeewater of onder laboratoriumomstandigheden, zegt hij. Maar hij is van mening dat de groep een goede start heeft gemaakt. Ik denk dat het een heel interessante en nieuwe benadering is om de biologie van de zandkasteelworm beter te begrijpen om nieuwe lijmen te maken, zegt Karp. Evolutie is de beste probleemoplosser. Er is niets dat ermee kan concurreren.