Un composite polymère-céramique bioactif pour la fixation des implants et la restauration des défauts osseux du crâne a été développé par un groupe international de scientifiques des matériaux du NUST MISIS Center for Composite Materials. Une composition innovante du matériau à base de biocéramique dérivée de coquille d'œuf offre une résistance et une biointégration accrues des implants. Les résultats des travaux ont été publiés dans la revue scientifique internationale Journal des sociétés de céramique asiatiques .

Le polyméthacrylate de méthyle (PMMA) est un polymère synthétique utilisé par les chirurgiens comme « ciment osseux » en raison de ses propriétés d'autopolymérisation et de résistance. Mais ce matériau est bio-inerte par nature, par conséquent, il a de faibles interactions chimiques et biologiques avec les tissus vivants et s'intègre difficilement aux os.

Les scientifiques étudient activement le PMMA afin de « l'optimiser » pour une application plus large dans divers domaines biomédicaux, par exemple, assurer une fixation fiable des articulations/implants artificiels, fixateurs dentaires, fermeture des défauts crâniens dans diverses blessures, etc.

L'équipe du Centre des Matériaux Composites NUST MISIS a résolu ce problème en modifiant le polyméthacrylate de méthyle, ajout de diopside, un matériau de la catégorie des biocéramiques silicatées. Il est connu pour des propriétés telles que l'absence de toxicité pour les cellules vivantes, la biodégradabilité et la capacité de stimuler l'ostéogenèse, c'est-à-dire la formation de tissu osseux à sa surface.

"Les coquilles d'œufs ont des avantages pour la santé tels que la minéralisation et la croissance des os, traitement de l'ostéoporose, et sont donc utilisés comme greffe osseuse. Nous avons adopté une approche rentable pour recycler les biodéchets afin d'améliorer la qualité de vie des patients atteints de maladies osseuses. Pour la production de composites, du diopside obtenu à partir de coquilles d'œufs a été utilisé, " dit Inna Bulygina, co-auteur de l'étude, Étudiant en Doctorat en Biomatériaux à NUST MISIS.

Les développeurs ont proposé d'optimiser le matériau en ajoutant des céramiques bioactives à la matrice polymère PMMA.
"Par conséquent, nous avons un matériau composite poreux PMMA/diopside, qui a été produit par la méthode de coulée au solvant. Lors des expérimentations, nous avons essayé différentes proportions de diopside - 25 %, 50% et 75%, " a ajouté Rajan Choudhary, l'un des auteurs du développement, PostDoc chez NUST MISIS.

Selon le scientifique, le processus de formation et de résorption osseuse est connu pour être régulé par plusieurs agents, y compris les facteurs de croissance, protéines et hormones. À la fois, divers ions, comme le phosphore, calcium, strontium, magnésium et dioxyde de silicium, participent à la régénération, minéralisation et métabolisme des os, et ce sont ces éléments qui assurent l'introduction du diopside dans le composite.

« Les échantillons contenant 50 % de diopside ont montré le meilleur résultat :ils ont démontré une augmentation de 4 fois de la résistance à la compression, et après 4 semaines de tests in vitro ont montré une bonne capacité à déposer des minéraux osseux à leur surface. À la fois, nous avons constaté que les propriétés mécaniques des composites poreux obtenus correspondent aux propriétés de l'os spongieux du corps humain, " a ajouté Rajan Choudhary.

Selon les scientifiques, les déchets des industries agricoles et alimentaires peuvent être utilisés pour la production industrielle de matériel chirurgical. Cependant, collection, le nettoyage et le recyclage nécessiteront une collecte séparée des déchets.

Actuellement, les développeurs effectuent une série de tests de laboratoire sur les échantillons obtenus.