Új anyag a csontpótlásban – aerogél

Ortopéd sebészek gyakran szembesülnek olyan problémával, hogy egy csont szilánkosra törik, és egy-két apró csontdarabka nem illeszthető a helyére.

Ortopéd sebészek gyakran szembesülnek olyan problémával, hogy egy csont szilánkosra törik, és egy-két apró csontdarabka nem illeszthető a helyére. Magyarán: folytonossági hiány keletkezik a csontban. Ha ez így maradna, veszélyeztetné a gyógyulást, és csökkentené a csont teherbíró képességét. Az is gyakori, hogy valamilyen okból el kell távolítani egy csontdarabot, és ezért keletkezik a hiány, amelyet mindenképpen pótolni kell. E célra több anyagot is létrehoztak, amelyek közös jellemzője, hogy roppant drágák, áruk szinte az aranyéval vetekszik. A Debreceni Egyetem kémikusai nemrégiben egy olyat dolgoztak ki, amely olcsóbb a társainál.

Az új anyagot aerogélnek nevezik: a nevéből is látszik, hogy olyan megszilárdult zseléről van szó, amelynek apró hézagait levegő tölti ki. A térhálós szerkezetű, nagyon alacsony sűrűségű szilárd anyagok térfogatának 95 százaléka levegő. Térhálók létrehozására tipikusan a szén és a vele az elemek periódusos rendszerében egy csoportban lévő szilícium képes, amely az oxigénnel szinte korlátlan terjedelmű láncokat, térbeli szerkezeteket alkothat. Először a NASA, az amerikai űrkutatási hivatal számára gyártottak hasonlókat az űrhajók, később a Mars-járó robotok szigetelésére. Az aerogélek a korábban alkalmazott kerámiáknál jóval könnyebbek, de legalább olyan ellenállók.

Saját súlyának tizenháromezerszeresét képes elbírni törés nélkül

A Debrecenben kifejlesztett aerogél alapanyaga egy szerves szilíciumvegyület, amelyet hidrolizálnak. Megfelelő feltételek között kialakul belőle egy szilícium- és oxigénatomokból álló gél (zselé), amely megszilárdul. A folyamat meglehetősen időigényes, a keletkezett anyag szárítása pedig különleges eljárást kíván. A technológia eredménye egy tejfehér vagy üvegszerűen átlátszó, rendkívül könnyű szilárd anyag, az aerogél.

A debreceni kutatók által kitervelt technológia megvalósítására nagynyomású berendezést gyártottak, amelyben sikeresen végbement a reakció. Nagy gondosságot igényelt a szárítás, amelyet csak kíméletesen és lassan szabad végezni.

Az így létrejött aerogélnek a csontpótlás szemszögéből nézve legkedvezőbb tulajdonsága a nagy szilárdság. A töréstesztek szerint ez az anyag saját súlyának tizenháromezerszeresét (!) képes elbírni törés nélkül. Van más jó tulajdonsága is, amelyet más célokra hasznosíthatnak. Például olyan jó a hőszigetelése, hogy ha a néhány milliméter vastag anyag egyik oldalát hegesztőpisztoly szúrólángjával melegítik, a másik oldalra nyugodtan ráteheti bárki a kezét. (Szövetszerű változatából készült zoknira a Himaláját megmászó alpinisták „panaszkodtak”: meleg lett benne a lábuk…)

Hamarosan emberi próbák

A sikeres előállítást követően előtérbe kerültek az alkalmazás kérdései.

Az aerogélt előállító kémikusok és a majdani alkalmazást végző ortopéd orvosok közös pályázatot nyújtottak be az OTKA-hoz az új anyag orvosi alkalmazására. Pályázatuk nyerő lett, együttműködésük sikeres. Az előzetes vizsgálatok azt mutatják, hogy megfelelő lesz az új csontpótló anyag. Jelenleg az állatkísérletek engedélyeztetése van folyamatban. Ha az ő csontjaik benövik a behelyezett csontpótlót, akkor kerülhet sor arra, hogy embereken is kipróbálják.

Ezek annyiban is különböznek a szokásos orvosi kísérletektől, hogy esetleges eredménytelenségük sem okozza az alapprobléma rosszabbodását. De a kutatók erre nem is gondolnak, abban bíznak, hogy hamarosan új csontpótló anyag kerülhet az ortopéd orvosi gyakorlatba.

Gőz József