Onderzoekers van de Universiteit van Birmingham hebben een nieuw thermoplastisch biomateriaal uitgevonden dat taai en sterk is, maar ook gemakkelijk te verwerken en te vormen.

Het materiaal is een type nylon dat door zijn vormgeheugen kan worden uitgerekt en gegoten, maar vervolgens bij verhitting weer hervormt tot de oorspronkelijke vorm. Hierdoor is het materiaal geschikt voor bijvoorbeeld botvervangingen, waar extra flexibiliteit van implantaten een vereiste is.

Het nieuwe materiaal is ontwikkeld door de School of Chemistry van de Universiteit van Birmingham , door een team dat onderzoek doet naar manieren om stereochmie (een dubbele binding in de ruggengraat van de polymeerketen) te gebruiken om de eigenschappen van polyesters en polyamiden te manipuleren. Het onderzoek is gepubliceerd in Nature Communications.

Biocompatibele polymeren worden op grote schaal gebruikt in de geneeskunde, van tissue engineering tot medische hulpmiddelen zoals stents en hechtingen. Hoewel er veel vooruitgang is geboekt op het gebied van resorbeerbare of afbreekbare materialen die in de loop van de tijd door het lichaam worden afgebroken, zijn er nog steeds slechts een handvol niet-resorbeerbare polymeren die kunnen worden gebruikt voor toepassingen op langere termijn.

Bestaande niet-resorbeerbare biomaterialen die momenteel in de handel verkrijgbaar zijn, hebben verschillende beperkingen. Metalen implantaten kunnen bijvoorbeeld slecht slijten, waardoor deeltjesfragmenten afbreken, terwijl composietmaterialen moeilijk te verwerken of extreem duur kunnen zijn. Het nieuwe materiaal kan worden gemaakt met behulp van standaard chemische technieken en biedt een stabiele, duurzame optie, met mechanische eigenschappen die kunnen worden afgestemd op verschillende eindproducten.

Amorfe structuur

Senior onderzoeker, professor Andrew Dove, zegt: "Dit materiaal biedt een aantal echt onderscheidende voordelen ten opzichte van bestaande producten die worden gebruikt om medische hulpmiddelen zoals bot- en gewrichtsprotheses te vervaardigen. We denken dat het een kosteneffectief, veelzijdig en robuust alternatief kan bieden in de markt voor medische hulpmiddelen.

 

Een ander voordeel van het materiaal is de amorfe structuur. Josh Worch, de postdoctorale onderzoeker die het werk leidde, legt uit waarom: "Voor veel kunststoffen, waaronder nylon, is de taaiheid vaak afhankelijk van hun halfkristallijne structuur, maar dit maakt ze ook moeilijker te vormen en te modelleren. Onze nieuwe kunststof is echter net zo taai als nylon, maar zonder dat het kristallijn is, zodat het veel gemakkelijker te manipuleren is. We geloven dat dit alleen mogelijk is door de manier waarop we stereochemie hebben gebruikt om ons ontwerp te controleren".

 

Het onderzoeksteam was in staat om het plastic (waarop nu een patent rust) te ontwerpen en te produceren, en het te testen bij ratten om de biocompatibiliteit te bewijzen. Het team is nu van plan om verdere manieren te onderzoeken om het materiaal en de eigenschappen ervan te verfijnen alvorens op zoek te gaan naar een commerciële partner.