В результате исследования, проведенного учеными из Центра биомедицинских технологий Мадридского политехнического университета (UPM), Института материаловедения и Института катализа и нефтехимии Consejo Superior de Investigaciones Cientificas (CSIC), все в сотрудничестве совместно с Mahou и Createch Co. разработали биосовместимые материалы, которые будут использоваться в качестве поддержки для регенерации костей из отходов пищевой промышленности, в основном из жмыха (остатков) пивоварения. Эти новые материалы можно рассматривать как альтернативу протезам из переработанных овечьих костей или синтетических материалов, которые являются более дорогими и более вредными для окружающей среды.Отходы, полученные в процессе пивоварения, содержат основные химические компоненты, содержащиеся в костях (фосфор, кальций, магний и диоксид кремния), которые после процессов модификации эти отходы могут использоваться в качестве опоры или каркаса для ускорения регенерации костей для медицинских применений, таких как покрытие протезов или костных трансплантатов.
Использование отходов пищевой промышленности является отличным источником регенерации сырья, богатого химическим разнообразием, и одновременно может снизить воздействие, вызываемое накоплением отходов в окружающей среде.На сегодняшний день использование синтетических материалов в качестве заменителей костей является наиболее распространенной терапией для лечения заболеваний костей.
Терапевтические стратегии основаны на использовании жестких пористых каркасов из биосовместимых материалов для использования в качестве форм. Эти формы обеспечат механическую стабильность и будут способствовать росту новой костной ткани, которая способствует ее регенерации.Синтетические фосфаты кальция часто используются в качестве матриц и покрытий для ортопедических имплантатов из-за их сходства с составом кости. Эти материалы часто получают в результате химических реакций сложного синтеза с использованием токсичных реагентов (например, перекиси бензоила, бензола и анилина) и прокаливания при высоких температурах, близких к 1500 ° C.В результате этого процесса мы получаем биокерамику, но сразу после добавления кремния. за счет гидролиза ТЭОС и спекания при температуре выше 1100 ° C.
Счета пивоваренного сектора в 2012 году составили 2 990 миллионов евро, что почти полностью покрыло общее производство солода и хмеля в стране. Наиболее распространенными продуктами в производственном процессе являются остатки жмыха, дрожжей и солодовых остатков.Багасса состоит из органических отходов солода, которые впоследствии не претерпевают изменений. Это причина того, что жмых считается второстепенным продуктом, обычно используемым для производства кормов, и стоит он недорого.
Обработка остатков жмыха в этом исследовании дает в результате новый материал, богатый кремнием, фосфором, кальцием и магнием. Анализ этого нового материала показывает наличие взаимосвязанных пор диаметром от 50 до 500 микрон, что аналогично пористости губчатого вещества кости.
Все это способствовало бы полной васкуляризации после костного имплантата.Первый подход с использованием клеточных культур позволил установить биосовместимость материалов путем анализа жизнеспособности клеток культивируемых остеобластов в присутствии компонентов порошковых материалов. Затем, после уплотнения и спекания материалов, которые стали трехмерными твердыми матрицами, была проанализирована способность костеподобных клеток прилипать к этим материалам.
Кроме того, исследователи проанализировали, как эти материалы размножаются и отличаются от зрелых костных клеток, которые способны экспрессировать типичные маркеры костного фенотипа, такие как щелочная фосфатаза, и проводить синтез коллагена и минерализацию внеклеточного матрикса.