211service.com
Benhärdande lim
Krossade ben utgör ett svårt problem för kirurger, som för närvarande måste använda små skruvar och plattor för att hålla fragment på plats tillräckligt länge för att pausen ska läka. Men ett nytt lim, som har den vidhäftande kraften att fästa vid ben, kan en dag hjälpa ortopediska kirurger att fixa svåra raster, meddelade forskare idag på American Chemical Society konferens i Washington, DC.
Kungen av slottet: Sandslotsmaskar (visas här), som bygger sig ett hus av sand, inspirerade till ett nytt lim som en dag skulle kunna användas för att limma ihop brutna ben igen.
Att göra lim som fastnar på ben och andra våta ytor har visat sig vara en särskilt komplex uppgift - antingen glider det direkt av eller så löses det upp i den omgivande vätskan. Russell Stewart, ledande forskare och biomedicinsk ingenjör vid University of Utah, hittade sin inspiration till limmet i den lilla sandslottsmasken. Masken bygger sitt rörformade hem på havsbotten med hjälp av sandkorn och bitar av skal, cementerade på plats bit för bit som tegel och murbruk.
Masken måste övervinna flera problem när man sätter ihop ett sandslott under vattnet, säger Stewart. Dess lim måste fästa på våta ytor, och när det utsöndrar limmet under vatten måste det hindra det från att bara lösas upp i havet. Även om limmet börjar som flytande, måste det härda till en fast substans. Masken har löst alla dessa problem, och vi försöker kopiera de lösningarna, säger han.
Stewart och hans kollegor fann att sandslottsmasken använder förändringar i pH-nivån för att få limmet att härda. Inuti masken, där pH är lågt, är limmet en vätska. Exponering för havsvatten, som har ett högre pH, gör att limmet långsamt stelnar. Efter lite mixtrande återskapade forskarna en syntetisk version av maskens lim – ett polyakrylatlim som är vattenlösligt men som inte löser sig i vätska, är minst lika starkt som Super Glue och är dubbelt så starkt som maskens ursprungliga lim . Cellodlingsexperiment visade inga tecken på toxicitet; tidiga tester på råttor tycks stödja detta och visar inte heller någon ovanlig immunreaktion.
Det finns ett stort behov på kliniken av bättre lim, säger Jeffrey Karp , en biologisk och kemiingenjör vid Brigham and Women's Hospital i Boston. Och även om det finns några mycket starka lim av medicinsk kvalitet, noterar han att de också tenderar att vara mycket inflammatoriska. Behovet av ett lim som kan binda ben och rikta ihop små fragment utan inflammation är ett pressande sådant. Dessutom, säger Karp, är det nya limmet unikt genom att det kan appliceras på en våt yta utan att migrera bort från skadeplatsen. Lim tenderar att vara väldigt rörigt, och kirurger har stora svårigheter att manipulera dem i våta miljöer, säger han. Det är svårt att placera dem direkt på den intressanta platsen.
Ett nära band: En svepelektronmikroskopbild av två glaspärlor cementerade tillsammans av en sandslottsmask och avlägsnade från maskens rör (infälld). Den större bilden är en närbild av anslutningen, som gjordes med hjälp av maskens lim.
Stewart och hans kollegor tror att limmet kan användas som ett komplement till trådar, stift och plattor – stora bitar kan hållas på plats med hårdvara, medan små bitar kan limmas in igen. Och vid kranial-ansiktsfrakturer, där man använder stift. och skruvar kan orsaka permanent kosmetisk skada, kan limmet potentiellt injiceras med en spruta, vilket undviker öppen operation.
En av våra utmaningar är att hålla mycket små bitar i mycket exakt uppriktning. Vi behöver bara hålla dem där tills de läker, bara sex veckor, säger Thomas Higgins , en ortopedisk kirurg vid University of Utah's School of Medicine som är specialiserad på ledfrakturer och har rådfrågat Stewart om limmets kliniska tillämpningar. Att ha något som är flytande och skulle anta ett styvare tillstånd när man sätter det [i kroppen], det skulle vara mycket lättare att applicera och mycket mer mångsidigt än vad vi använder nu, säger han. Detta är fortfarande preliminärt, men det visar mycket lovande.
Förutom att binda ben, har limmet lovande för ett antal applikationer i våta miljöer – allt från att laga spruckna tänder till att reparera frätande sprickor på fartyg utanför torrdockan. Det kommer att vara riktigt intressant för en tandläkare eller ortopedisk att överväga [denna typ av material] som en strategi för ben- och tandreparation, säger Herbert Waite , en biokemist vid University of California, Santa Barbara som inte var involverad i forskningen.
Karp konstaterar att det fortfarande återstår mycket arbete att göra. Bara tanken på att forma lim i närvaro av blod kan vara väldigt annorlunda än att forma det under havsvatten eller under labbförhållanden, säger han. Men han menar att gruppen har fått en bra start. Jag tycker att det är ett riktigt intressant och nytt tillvägagångssätt, att bättre förstå sandslottsmaskens biologi för att skapa nya lim, säger Karp. Evolution är den bästa problemlösaren. Det finns inget som kan konkurrera med det.