این «بانداژ استخوان» کاربردهای بالقوه گستردهای برای بازسازی استخوان و به طور کلی پزشکی احیا کننده دارد.
به نقل از نیواطلس، مواد پیزوالکتریک در جواب به تنش مکانیکی اعمال شده، بار الکتریکی تشکیل میکنند و استخوان یک ماده پیزوالکتریک است. از آنجا که استخوانها دارای یک ریزمحیط الکتریکی می باشند، سیگنالهای الکتریکی نقش مهمی در روال ترمیم استخوان ایفا میکنند که میتوانند به طور موثر بازسازی استخوان را تحکیم کنند. با این حال، بازسازی استخوان یک فرآیند پیچیده است که بر اجزای مکانیکی، الکتریکی و زیستی متکی است.
استراتژیهای جاری برای بازسازی استخوان، همانند گرافتها یا داربستهایی که فاکتورهای رشد آزاد میکنند، دارای محدودیتهایی همانند عوارض در محل، دسترسی محدود و هزینه بالا می باشند. اکنون، محققان موسسه علوم و فناوری پیشرفته کره(KAIST) رویکردی پیشگامانه برای بازسازی استخوان تشکیل کردهاند که در آن پیزوالکتریک و ماده معدنی را که به طور طبیعی در استخوان وجود دارد با هم ترکیب میکنند.
هیدروکسی آپاتیت(HAp)، یک ماده معدنی در استخوانها و دندانها است که در استحکام ساختاری و بازسازی استخوان نقش دارد. این ماده طبق معمول برای بازسازی مینای دندان و تحکیم دندانها به خمیر دندانها اضافه میبشود. مطالعات نشان داده که هیدروکسی آپاتیت استخوان سازی را تحکیم میکند و داربستی را برای رشد استخوان تازه فراهم میکند. این چنین دارای خواص پیزوالکتریک است که آن را به یک گزینه ایدهآل برای تشکیل داربستهایی برای رشد استخوان تبدیل میکند.
به این علت، محققان یک داربست زیست پیروی خودایستا ساختند که در آن هیدروکسی آپاتیت در چارچوب یک فیلم پلیمری ادغام شده می بود. این رویکرد تازه محققان، یک پلتفرم همه کاره برای بازسازی استخوان فراتر از کاربردهای محدود به سطح فراهم میکند.
قیاس داربست با هیدروکسی آپاتیت و بدون آن در شرایط آزمایشگاهی نشان داد که اتصال سلولی روی داربست دارای هیدروکسی آپاتیت ۱۰ تا ۱۵ درصد زیاد تر می بود. بعد از پنج روز کشت سلولی، تکثیر سلولی ۲۰ تا ۳۰ درصد زیاد تر می بود و تقریبا سطوح استخوانزایی روی داربستهای هیدروکسی آپاتیت ۳۰ تا ۴۰ درصد بالاتر می بود. یافتهها نشان خواهند داد که ۳۰ تا ۴۰ خواص پیزوالکتریک داربست را به حداکثر میرساند و موارد مهم مورد نیاز برای بازسازی بافت را فراهم میکند.
محققان سپس داربستهای خود را روی موشها آزمایش کردند. داربستها به زمان شش هفته بدون تحول شکل نگهداری شدند. همه موشها زنده ماندند. هیچ عارضه جانبی از جمله عفونت یا جواب التهابی مشاهده نشد. بعد از دو، چهار و شش هفته، بازسازی استخوان در موشهای دارای داربست هیدروکسی آپاتیت در قیاس با گروههای کنترل به طور قابل توجهی افزایش یافت.