искусственная кость

Искусственная кость относится к костеподобному материалу, созданному в лаборатории, который можно использовать в костных трансплантатах для замены человеческой кости, утраченной из-за тяжелых переломов, болезней и т. д. Перелом кости, который представляет собой полный или частичный перелом кости, является очень распространенным заболеванием, которое регистрируется более чем в трех миллионах случаев в США в год. Человеческие кости обладают способностью регенерировать за счет цикла резорбции кости и формирования кости. Клеткой, ответственной за резорбцию кости, является остеокласт, а клеткой, ответственной за формирование кости, является остеобласт. При этом человеческое тело может регенерировать сломанную кость. Однако, если повреждение кости вызвано болезнью или тяжелой травмой, организму становится трудно восстановиться. Когда человеческий организм не в состоянии регенерировать утраченную костную ткань, приходят хирурги и заменяют недостающую кость с помощью аутотрансплантатов, аллотрансплантатов и синтетических трансплантатов (искусственная кость). При сравнении искусственной кости с аутотрансплантатом и аллотрансплантатом она менее инвазивна и более биосовместима, поскольку позволяет избежать риска неизвестных вирусных инфекций. При разработке имплантируемых биоматериалов ключевыми критериями являются биосовместимость, остеокондуктивность, высокая пористость и биомеханическая совместимость. Искусственная кость изначально изготавливалась из таких материалов, как металлы и твердая керамика, которые достаточно прочны, чтобы выдерживать нагрузку на кость. Однако жесткость этих материалов создавала огромную нагрузку на пациентов и не соответствовала критериям имплантации биоматериалов. Искусственные кости, изготовленные из металла и керамики, как правило, имеют плохую биосовместимость, поскольку их трудно смешать с костной тканью. Таким образом, чтобы лучше помочь тем, кто нуждается в более комфортной жизни, инженеры разрабатывают новые методы производства и проектирования более совершенной искусственной костной структуры и материала. Двумя основными компонентами кости являются гидроксиапатит [Ca10(PO4)6(OH)2] и коллагеновые волокна. Гидроксиапатит, одна из наиболее стабильных форм фосфата кальция, составляет от 60 до 65 процентов кости. Остальная часть кости состоит из материалов, включая хондроитинсульфат, кератансульфат и липиды. Расширение исследований и знаний об организации, структуре свойств коллагена и гидроксиапатита привело ко многим разработкам каркасов на основе коллагена в инженерии костной ткани. Структура гидроксиапатита очень похожа на структуру исходной кости, а коллаген может действовать как молекулярные кабели и дополнительно улучшать биосовместимость имплантата.