Nanotrubky zpevní naše kosti  
Představte si, že byste měli kosti tak pevné, že byste si je sami nemohli zlomit. Skákali byste z deseti metrů a nic by se vám nestalo. A když už byste si něco zlomili, lékaři by vám píchli injekci nanotrubek a za týden byste měli po problému.
 

Nanotrubky nahradí kolagen
Hydroxyapatit uchycený na upravených nanotrubkách (Credit: University of California)

Základ našich kostí tvoří organický kolagen (pdf 166 kB) a anorganický hydroxyapatit (Ca10(PO4)6(OH)2).
Kolagen tvoří základní strukturu kolem které se tvoří minerální hydroxyapatitová struktura. K naší smůle ani jedna z těchto látek sama o sobě není příliš pevná. Proto vědce napadlo, že by základní strukturu mohli vytvořit z dnes nejpevnějšího známého materiálu – nanotrubek. Nanotrubky by nahradily kolagen a mohl by se na nich mineralizovat hydroxyapatit. Problém byl v tom, že hydroxyapatit není schopen "držet" na obyčejných nanotrubkách, protože ty neumí přijmout kladný iont vápníku. Proto bylo nutné nanotrubky upravit sloučeninami fosforu a síry. Potom už na nanotrubkách mohl hydroxyapatit bez problémů krystalizovat.
Za 14 dní na nich vyrostly krystaly tlusté 3 μm.





Kosti pevnější než ocelové

Zvětšit obrázek
Hydroxyapatit vykrystalizovaný na podkladu z upravených nanotrubek (Credit: University of California)

Vysoká pevnost nanotrubek navádí ke spekulacím o tom, jak pevné budou kosti, jejichž základ budou tvořit. Kostní implantát z pěny tvořené nanotrubkami by mohl pomoci rychlému hojení těžkých zlomenin. Existuje možnost, že by jednoduše stačilo vstříknout nanotrubky jehlou do místa zlomeniny jako dodání potřebného stavebního materiálu. Ovšem kdybyste měli jedno místo v kosti mnohem pevnější než okolí, mohla by se kost snadno zlomit hned vedle (z důvodu koncentrace napětí na takovém místě). To by bylo jistě nežádoucí. Proto si myslím, že bude možné nechat si vpravit nanotrubky do všech kostí a tím je zpevnit. Předcházeli bychom tak osteoporóze nebo ji i léčili. Sportovci by byli druzí, kteří by to vyzkoušeli. První by byli vojáci. Bojovník, který jen těžko může zlomit ruku i nohu je k nezaplacení.


Co udělají nanotrubky v lidském těle

Toxicita nanotrubek pro lidský organismus nakonec rozhodne o tom, zda je budeme moci využít v jakýchkoli medicínských aplikacích. Zatím z této oblasti mnoho poznatků nemáme. Víme, že myš, které bylo do krve vpraveno 0,5 mg obyčejných nanotrubek uhynula po 90 dnech, zatímco obsahovaly-li nanotrubky příměs železa, k úhynu nedošlo. Také víme, že se nanotrubky mohou dostat čichovým nervem do mozku a tam způsobit záněty. Vědci se ovšem snaží různými způsoby udělat nanotrubky neškodné pro organismy. Například zvýšením jejich smáčivosti.


Velký pokrok v medicíně

Ať už to budou nanotrubky nebo jiné nanočástice, je jisté, že nanotechnologie přispěje k velkému pokroku v medicíně. Už dnes se využívají povlaky hydroxyapatitu na kloubních implantátech a další metody iniciace tvorby zničených kostí. Pokud je mi známo, žádný implantát využívající mřížku z nanočástic není v klinickém testování, ale rychlý pokrok v tomto oboru ukazuje, že nebude dlouho trvat, než se nanotechnologie dostane do běžné lékařské praxe.

Článek Nanotrubky zpevní naše kosti vyšel původně na Techblogu.

Datum: 18.09.2005 08:47
Tisk článku

Anatomie těla v pohybu - Základní kurz anatomie kostí, svalů a kloubů - Dimon, Jr. Theodore
 
 
cena původní: 259 Kč
cena: 207 Kč
Anatomie těla v pohybu - Základní kurz anatomie kostí, svalů a kloubů
Dimon, Jr. Theodore

Diskuze:

Jako dlaha - proč ne

Libor Jakubčík,2005-09-19 12:05:54

Myslím, že je to zajímavý nápad. Při zlomeninách se používají i chirurgické dlahy přišroubované ke kosti. S tím potom člověk žije asi rok, než je odstraněná po zhojení kosti. Tento postup by mohl nahradit dlahy v místě, kde dosud je nepoužitelná (např. velmi jemné kosti na ruce....). Byla by to vlastně doživotní dlaha.
Myslím, že pro pomoc při úrazech a složitých zlomeninách, které se nehojí by to bylo víc než zajímavé. Pro vylepšování člověka to zas tak fantastické nevidím, protože by v koncentrací lokálních napětí byl vyloučen tlumivý efekt a samohojení mikroprasklin. Mohlo by se vykytovat to, co je známo u přetrénovaných sportovců - únava materiálu, tady kosti s praskavostí naprosto neočekávanou.

Odpovědět

Re: dnes zbytečné

Martin Šrubař,2005-09-18 16:06:22

Nejsem odborník na medicínu, ale troufám si tvrdit, že problém s klouby je častěji způsoben dlouhodobým opotřebováním, než jednorázovým velkým zatížením. Při extrémním namáhání by kost praskla v blízkosti kloubu (kvůli koncentraci napětí při změně tvaru kosti), ale kloub samotný by se výrazně poškodit neměl. Případné zpevnění kosti nanotrubkami by mohlo zabránit zlomení kosti, mohlo by z toho vyplynout větší poškození kloubu, což se léčí hůř než zlomenina. Každá mince má dvě strany. Ale než se medicína ke zpevňování kostí dostane, určitě budeme umět vylepšit i klouby.

Odpovědět

dnes zbytečné

Roman H.,2005-09-18 12:18:11

Já se domníval, že dnes je největší problém s klouby. Velké skoky by nebyli přece možné bez odpovídající kvality kloubů.

Odpovědět


pravada

mums,2005-09-18 12:55:10

Mas pravdu ze kym sa nespravia klby porovnatelnej pevnosti.Ale podla mna by to bola pre medicinu dobra vec najme pre tych co trpia osteoporozou pretoze ked sa tato choroba nezychyti vo vcasnom stadiu tak ten clovek je uz odsudeny na to aby zil s osteoporozou. Pre tych ludi by to bol ako dar z nebies.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni
















Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace