Kolagenová vlákna v demineralizované kosti na snímku transmisního elektronového mikroskopu, foto Rubert M.Hunt, public domain, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Woven_bone_matrix.jpg

Drobná úprava změní chirurgický tmel na tmelení kostí v odolnější materiál, který samostatně zacelí poškození. Praskliny a chybějící části kostí chirurgové běžně doplňují tmelem, jehož hlavní součástí je fosforečnan vápenatý Ca₃(PO₄)₂. Velkou vadou, která zásadně omezuje možnosti užití, je křehkost. Podobná sloučenina, hydroxyfosforečnan vápenatý Ca₅(PO₄)₃(OH), tvoří 65 % kostní hmoty. Doplňuje ji bílkovina kolagen, která způsobuje větší pružnost a v tmelu zcela chybí. Pouhé přidání kolagenu do tmelu situaci nevyřeší, protože kost je strukturovaný, kompozitní materiál, což v pastě nenapodobíme.

Přidání uhlíkových vláken v množství kolem 1 % zpomalí šíření puklin, protože jednotlivé části zatuhlého tmele propojí vlákna navzájem a zastaví další rozestupování. Vysvětluje prof.Frank A.Müller z Friedrich-Schiller Universität Jena: „Zaprvé tato vlákna významně zvyšují odolnost cementu proti poškození, protože přemosťují trhliny při jejich vzniku, a tím brání v dalším otevírání. Za druhé, chemicky jsme aktivovali povrch vláken. To znamená, že jakmile exponovaná vlákna narazí na tělesnou tekutinu, která se shromažďuje v otvorech vytvořených trhlinami, je zahájen proces mineralizace. Výsledný apatit – základní stavební blok kostní tkáně – pak trhlinu znovu uzavře.“ Zlomeninu lépe zatmelíme. Chemická aktivace probíhá pomocí lučavky královské a následně roztokem chloridu vápenatého CaCl₂. Apatit je minerál z fosforečnanu vápenatého krystalizujícího v šesterečné soustavě.

Fosforečnanové perličky

Další vylepšení představují nepatrné plastové perličky obsahující dihydrogen fosforečnan sodný NaH₂PO₄. Při kontaktu s tělní tekutinou při poškození tmely vytváří sraženinu fosforečnanu vápenatého, která trhliny ucpává. Nahoře na obrázku vidíme lom ošetřený tmelem s uhlíkovými vlákny (a) a tmelem s uhlíkovými vlákny a dihydrogenfosforečnanem sodným (b) na snímku rastrovacího elektronového mikroskopu, obr. Boehm, A.V., Meininger, S., Gbureck, U. et al. Self-healing capacity of fiber-reinforced calcium phosphate cements. Sci Rep 10, 9430 (2020). https://doi.org/10.1038/s41598-020-66207-2, CC BY 4.0, https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/, https://www.nature.com/articles/s41598-020-66207-2#citeas.

akademon.cz 5.1.2016: Léčivý tmel