Nieuw onderzoek toont aan dat het mengen van alginezuur met een lage viscositeit met calciumfosfaatcement (CPC), een materiaal dat gewoonlijk wordt gebruikt als botvervanging, geeft drie functionele verbeteringen:kortere uithardingstijd, verhoogde druksterkte, en verwerving van porositeit.

Een van de redenen voor het toegenomen gebruik van CPC in de afgelopen jaren is het zelfinstellende karakter ervan, waardoor het in een patiënt kan worden geïnjecteerd voor een meer niet-invasieve benadering. Echter, CPC's hebben een dichte microstructuur die het moeilijk maakt voor cellen om binnen te komen. Dit gebrek aan poriën beperkt het potentieel voor nieuwe botgroei. Deze studie, gepubliceerd in de Journal of Materials Science:Materialen in de geneeskunde, onderzoekt het effect van het natuurlijk afgeleide biopolymeer alginezuur op deze kwestie.

Eerder onderzoek heeft andere biopolymeren bestudeerd, inclusief gelatine, collageen, en chitosan, maar deze gezamenlijke studie tussen de Osaka City University (OCU), Graduate School of Medicine en Graduate School of Engineering, heeft de positieve effecten bevestigd van het mengen van alginezuur met CPC. In vitro-onderzoeken toonden aan dat alginezuur de uithardingstijd verkort en de druksterkte van CPC verhoogt. In aanvulling, in vivo studies toonden aan dat de biopolymeer de porositeit van CPC verhoogt, waardoor cellen kunnen binnendringen en nieuw bot kan groeien.

Alginezuur wordt veel gebruikt in de medische wereld voor procedures zoals, cel immobilisatie, medicijnafgifte, en wondverband. Echter, er zijn beperkte studies geweest in combinatie met CPC. De afbreekbaarheid en verknopingseigenschappen van alginezuur maken het een veelbelovend additief om de dichte en over het algemeen slechte mechanische eigenschappen van CPC te verbeteren.

Deze nieuwe studie evalueerde een reeks CPC-alginaatverbindingen (de zoutvorm van alginezuur) met toenemende hoeveelheden alginezuur. In vitro, een pH-meter toonde een afname van de pH-waarden naarmate de hoeveelheden alginezuur toenamen, het versnellen van de insteltijd. Scanning-elektronenmicroscopie onthulde dat verbindingen met verhoogd alginezuur meer poriën en minder dichtheid hadden. in vivo, Röntgen- en micro-CT-analyse toonden aan dat dijbenen die waren geïnjecteerd met CPC-verbindingen van verhoogde hoeveelheden alginezuur, na zes weken, meer afbraak en botvorming dan de controlegroep.

"Kunstbotten kunnen gebroken botten ondersteunen, maar ze vervangen onze eigen botten niet en blijven in het lichaam als een vreemd voorwerp", zei afgestudeerde student Akiyoshi Shimatani, en eerste auteur van de studie. Universitair hoofddocent Hiromitsu Toyoda van de afdeling Orthopedische Chirurgie van de OCU vervolgde:"Om dit probleem op te lossen, we hebben een kunstmatig bot ontwikkeld in samenwerking met professor Yoshiyuki Yokogawa en zijn team van de OCU-faculteit Ingenieurswetenschappen, die plakkerig is, moeilijk te breken, en vervangt het lichaamseigen bot. We hopen dat dit een nieuwe optie wordt voor kunstmatige botten."