常見的蛋殼可能成為下一種骨移植材料
歸功於新的研究,不起眼的雞蛋殼可以被用來創造一種新的生物活性材料,用於製造安全、有效的骨移植。骨移植是填補因創傷或手術(如腫瘤切除)造成的骨骼空隙或縫隙的一種常見方式。在世界範圍內,骨科手術、神經外科、整形外科和牙科手術每年大約進行200萬次骨移植。
骨移植材料有不同的來源。自體移植物使用接受移植物的人的骨頭。異體移植物使用在外科手術(如髖關節置換)中收穫的供體骨,經過消毒後用於其他手術。異體骨來自另一物種的非活體骨,通常是牛或豬,並在高溫下處理以避免免疫排斥和污染。
由於其生成新骨的能力,自體和異體移植物仍然是金標準。雖然異體移植物是一種可行的替代方法,但它們依賴於以動物為基礎的材料的可用性,其環境成本很高,並引起了倫理問題。為了想出一種安全和有效的異體移植材料,研究人員轉向了簡陋而豐富的雞蛋。
研究人員開發了一種新的溶解-沉澱方法,從雞蛋殼中製造無定形磷酸鈣(ACP)顆粒。ACP對於形成礦化的–即堅硬和牢固的–骨骼是必不可少的,並且由於其成分,以前被用作骨骼替代品。
“蛋殼是合成骨移植材料的理想原料,因為它含有大量的鈣和磷成分,”該研究的主要作者馬倩麗說。”此外,一些與骨骼再生有關的微量元素,如鎂和鍶,也在蛋殼中發現。”
為了製造他們的”蛋殼ACP”,研究人員首先將蛋殼在1652°F(900°C)下加熱一小時,以分解有機物並將碳酸鈣轉化為氧化鈣。將氧化鈣加入蒸餾水中,形成白色懸浮液。磷酸被攪拌到懸浮液中,ACP沉澱物被過濾並用蒸餾水清洗,然後被浸入液氮中。
在另一個首次中,研究人員將ACP顆粒嵌入到一個三維球體中,通過宿主骨組織和移植材料之間的相互作用,更好地分析顆粒的成骨(成骨)活性。
他們發現,在體外蛋殼ACP顆粒與成骨細胞(構建骨骼的細胞)進行了真實的互動。此外,它們是無毒的,具有免疫相容性,並能有效促進骨骼再生。
該研究的通訊作者Håvard Jostein Haugen說:”這項技術有望創造出無限的生物活性和可持續的骨移植材料,同時減少環境污染。研究中構建的成骨細胞球狀體提供了一個更實用的生物材料研究模型,反映了細胞和生物材料之間的三維互動。”
研究人員希望,他們的發現將鼓勵更多關於使用普通食物垃圾作為生物材料的研究。
該研究發表在《醫學中的智能材料》雜誌上。