Ljepilo inspirirano školjkama spaja kosti i implantate

Istraživači na njemačkom Fraunhofer institutu za primijenjeno istraživanje polimera IAP surađivali su s Fraunhofer institutom za međufazno inženjerstvo i biotehnologiju IGB i Fraunhoferovim Centrom za inovacije u proizvodnji CMI na razvoju ljepila za tkivo koje može pomoći u izbjegavanju rane zamjene implantata u budućnosti.

Biomimetički, antimikrobni materijal nanosi se na titansku površinu implantata, koji se zatim spaja s kosti i prirodno prianja uz kost. Ovdje je ključno to što se ljepilo koje oponaša svojstvo ljepljivosti dagnji, može isprintati čak i na zakrivljene i neravne površine.

Dagnje koriste protein koji sadrži aminokiselinu dihidroksifenilalanin (također poznatu kao DOPA) za prianjanje na površine, a Fraunhoferovi  Istraživači su razvili biomimetičko ljepilo koje oponaša ovo svojstvo. Izdvajaju ga izvanredna svojstva prianjanja i vezivanja, koja mu omogućuju upotrebu u različitim primjenama u biomedicini, uključujući zatvaranje otvorenih rana, a također se može nanijeti na titanske površine implantata kao ljepilo, uzrokujući da tijelo prepozna površinu kao tvar sličnu prirodnoj kosti.

"DOPA osigurava visoko učinkovito prianjanje. Iskoristili smo ovo svojstvo u našem ljepljivom materijalu sintetizirajući polimere koji sadrže dopamin, kemijski analog DOPA-e. Ljepilo na bazi dopamina može se miješati s raznim dodacima, kao što su čestice apatita (tvari od koje se sastoje zubi), proteini i signalne molekule. Oni potiču rast koštanih stanica i mogu se koristiti za oblaganje titanskih implantata," objašnjava dr. Wolfdietrich Meyer, znanstvenik na Fraunhofer IAP. Poseban premaz omogućuje implantatu da izgleda "prirodnije" tijelu, pospješujući proces zacjeljivanja i integraciju implantata. Ljepilo proizvedeno na biološkoj osnovi također ima antimikrobna svojstva.

Polimeri na bazi dopamina nisu prikladni samo za prianjanje na tkiva. Oni se također mogu koristiti za razvoj funkcionaliziranih površina, antibakterijskih materijala i inteligentnih premaza s posebnim funkcijama.

Funkcionalnost ljepila može se povećati kemijskom sintezom. Može se modificirati da reagira na svjetlost, tako da se stvrdne kada je izloženo UV zrakama.

Istraživački tim Fraunhofer IAP i IGB uspio je napraviti ljepilo za ispis umrežavanjem polimera. "Učinkovito smo razvili materijal za 3D ispis", kaže Meyer. Bioprinter je korišten za nanošenje materijala na trodimenzionalnu titansku osovinu zgloba kuka u Fraunhofer USA Centru za proizvodne inovacije CMI u Bostonu, SAD.