Para ilmuwan di ETH Zurich telah menciptakan implan hidrogel yang meniru proses penyembuhan tulang alami tubuh. Terdiri sebagian besar dari air, bahan ini dapat dibentuk secara presisi menggunakan laser untuk menciptakan struktur detail yang menyerupai jaringan tulang. Inovasi ini bertujuan menawarkan alternatif yang lebih baik daripada cangkok tradisional dan implan logam.
Ketika tulang mengalami patah parah atau memerlukan pengangkatan tumor, para ahli bedah biasanya menggunakan autograft dari tubuh pasien sendiri atau implan logam dan keramik yang kaku. Autograft memerlukan operasi tambahan, memperpanjang pemulihan dan risiko, sementara implan logam yang lebih kaku daripada tulang alami dapat longgar seiring waktu. Untuk mengatasi masalah ini, Xiao-Hua Qin, Profesor Teknik Biomaterial di ETH Zurich, dan timnya, termasuk Profesor ETH Ralph Müller, telah mengembangkan hidrogel yang mengintegrasikan biologi ke dalam proses perbaikan. Untuk penyembuhan yang tepat, sangat penting bahwa biologi dimasukkan ke dalam proses perbaikan, kata Qin. Hidrogel ini, yang terdiri dari 97 persen air dan 3 persen polimer biokompatibel, mereplikasi tahap awal lunak dan permeabel dari penyembuhan tulang setelah cedera. Ia membentuk kerangka sementara mirip hematoma yang memungkinkan sel imun dan sel perbaikan masuk serta mengirimkan nutrisi, yang akhirnya berubah menjadi tulang padat. Dua molekul khusus memungkinkan kontrol: satu menghubungkan rantai polimer, dan yang lain mengeraskan bahan saat terpapar cahaya. Wanwan Qiu, mantan mahasiswa doktoral, merancang molekul penghubung tersebut, dengan menyatakan, Ia memungkinkan penstrukturkan hidrogel secara cepat dalam rentang sub-mikrometer. Menggunakan pulsa laser, tim mencetak struktur sehalus 500 nanometer dengan kecepatan hingga 400 milimeter per detik—rekor dunia. Mereka telah mereplikasi kisi trabecular tulang dan terowongan nanoskala, dengan tulang seukuran dadu yang mengandung 74 kilometer saluran semacam itu. Uji laboratorium menunjukkan biokompatibilitas, karena sel pembentuk tulang dengan mudah menyusup ke hidrogel dan menghasilkan kolagen. Bahan dasar telah dipatenkan, dan para peneliti berencana melakukan studi hewan bersama AO Research Institute Davos untuk menilai kinerja in vivo. Karya ini dipublikasikan di Advanced Materials.
