Idea syntyi tohtori Lin Xianfengin mielessä myrskyisen tuulen ja aaltojen päivänä. Voivatko osterit liimata ihmisen murtuneita luita? Hän on juuri todistanut, että se on mahdollista.
Kiinan Song-dynastian aikana (960–1279 jKr.) Quanzhoun kaupungin rakentajat Etelä-Kiinassa kohtasivat ongelman, joka koski yhden meren yli rakennetun kivisillan tukia, jotka ulottuivat yli kahden kilometrin päähän Anhai-saarelle. Sillan perusta sijaitsi avoimessa vedessä, ja suolaiset virtaukset ja aallot kuluttivat rakennelmaa. Paikalliset viranomaiset keksivät nerokkaan ratkaisun: he istuttivat ostereita perustuksen ympärille . Kasvaessaan simpukat kiinnittyivät tiukasti kiveen ja muodostivat tiiviitä kuorimassoja. Nämä luonnolliset koloniat toimivat eräänlaisena sementtinä, koska ne erittivät luonnollista liimaa, joka koostui pääasiassa kalsiumkarbonaatista ja proteiineista ja joka tiivisti liitokset ja suojasi perustusta aaltojen iskuilta.
Kiinalaisissa kirjoissa kerrotaan tarina sillan ”suojelijoista”, jotka ovat edelleen yksi maailman ensimmäisistä bioinsinööritaidon saavutuksista. Tuhat vuotta myöhemmin kiinalaiset tutkijat paljastivat tämän muinaisen tekniikan salaisuudet, jossa ihmisen luita liimattiin yhteen ostereiden avulla .
Yhdeksän vuotta sitten Lin Xianfeng, nuori ortopedinen kirurgi, luki lomallaan kotikaupungissaan Wenzhoussa Sun-dynastian rakentajien uroteosta. Kävelemällä sillalla, joka johti pienelle saarelle, Lin huomasi tiheän kerroksen ostereita, jotka peittivät betonin ja kestivät sinä päivänä luotettavasti aaltoja ja voimakasta tuulta. Yhtäkkiä lääkäri sai oivalluksen ja kysyi itseltään: jos osterit pystyvät kiinnittymään lujasti siltoihin vahvistaen niiden perustusta tai merenpohjan kallioihin, voidaanko samanlaista saavuttaa ihmiskehon kosteassa ympäristössä?
Saman kysymyksen esitti monta vuotta sitten professori Fan Shunyou, eläkkeellä oleva lääkäri, jolla oli yli 40 vuoden kokemus ortopedina Sir Ran Ran Shoun sairaalassa, joka on yhteydessä Zhejiangin yliopiston lääketieteelliseen kouluun Itä-Kiinassa. ”Lähes vuosisadan ajan tutkijat ja lääkärit ympäri maailmaa ovat tutkineet luuliimoja. Perinteiset metallikiinnitysmenetelmät eivät ole ongelmattomia. Pienten luunpalojen kiinnittäminen vaatii paljon aikaa ja vaivaa, koska saumattoman liitoksen saavuttaminen ei ole helppoa. Lisäksi se voi johtaa luunpalojen katoamiseen tai resorptioon toimenpiteen aikana. Kaikki muuttuisi, jos olisi olemassa lääketieteellinen materiaali, jolla luut voitaisiin liimata suoraan yhteen”, Fan väitti yhdessä väitöskirjoistaan.
Kun tohtori Lin aloitti työrupeamansa apulaislääkärinä Zhejiangin maakunnan sairaalassa, professori Fanista tuli hänen mentorinsa. Myöhemmin, kokeneen traumatologin neuvosta, Lin päätti johtaa nuorta tiimiä, joka kehitti osterista valmistettua luuliimaa.
Uutinen julkaistiin syyskuussa ja nousi otsikoihin ympäri maailmaa: tutkijaryhmä oli kehittänyt maailman ensimmäisen ”luuliiman”, joka oli saanut inspiraationsa ostereista, jotka tarttuvat meren kiviin ja siltojen tukipilareihin. Lehdistötilaisuudessa Zhejiangin provinssin sairaalassa tohtori Lin esitteli Bone 02:n – keksinnön, joka viittaa ”502”:een – laajalti käytettyyn kiinalaiseen kotitalousliimaan, joka on kehitetty laboratoriossa, jonka numero on 502.
”Olemme luoneet bioliiman, joka on vähemmän invasiivinen vaihtoehto metallitapeille ja -levyille, joita yleensä käytetään murtumien hoidossa. Se voi olla erityisen tehokas sirpaleisissa murtumissa, joissa luut ovat hajonneet kolmeen tai useampaan osaan. Tämä bioliima muodostaa riittävän vahvat sidokset, jotka kestävät yli 200 kilogramman kuormituksen. Lisäksi se liukenee turvallisesti kuuden kuukauden kuluessa”, selitti tutkimuksen johtaja ja totesi, että kliiniset kokeet ovat osoittaneet lupaavia tuloksia yli 150 potilaalla.
KOLME MINUUTTIA
Tiimi selitti, että yhdessä kokeessa he onnistuivat yhdistämään murtuneen ranteen luunpalaset vain kolmessa minuutissa käyttämällä 2–3 cm:n pituista viiltoa liiman ruiskuttamiseen, kun taas tavanomaisessa toimenpiteessä olisi tarvittu suurempi viilto metallilevyjen ja ruuvien implantoimiseksi, mikä olisi aiheuttanut riskin hermojen vaurioitumisesta ja uudesta leikkauksesta vuoden kuluttua materiaalien poistamiseksi. Potilaan täydellinen toipuminen kesti kolme kuukautta.
Useissa paikallisen television haastatteluissa Lin selitti, että pakkomielle tämän bioliiman etsimisestä johtuu pettymyksestä, joka syntyi pitkistä tunneista, jotka hän vietti leikkaussalissa murtumien hoidossa. ”Ensimmäiset muutama vuosi tutkimukset olivat umpikujassa, koska yritimme löytää yhdistettä, joka voisi muodostaa nopeasti vahvoja sidoksia verenkierrossa ja jolla olisi erinomainen biologinen yhteensopivuus, estäen kudosvaurioita ja imeytyen turvallisesti elimistöön”, hän selitti.
Laajan tutkimuksen avulla osterien biologisen adheesion mekanismista, sadoista optimointikokeista sekä hiirillä ja kaneilla tehdyistä kokeista Linin tiimi onnistui luomaan myrkyttömän materiaalin, joka takaa välittömän ja kestävän liimautumisen vain kolmessa minuutissa. ”Materiaali on täysin biohajoava ja liukenee luonnollisesti luun paranemisen myötä noin kuuden kuukauden kuluessa, jättäen jälkeensä arvet ja poistamalla tarpeen toiselle leikkaukselle, kuten perinteinen menetelmä vaatii”, Lin selitti. ”Se sopii kaiken kokoisten murtumien hoitoon lähes missä tahansa kehon osassa, erityisesti pienissä luunpalasissa, joita on vaikea korjata perinteisillä välineillä.”
Vuodesta 2016 lähtien Lin on kokeillut osterien eritteitä yrittäen kehittää tehokasta ja myrkytöntä luuliimaa, mutta ”sementti” on jo pitkään kiehtonut tutkijoita ympäri maailmaa. Vuonna 2010 amerikkalainen tutkijaryhmä Purdue-yliopistosta julkaisi tutkimuksen, jossa selvitettiin osterien tuottaman liiman kemiallinen koostumus. ”Osterien sementti on ilmeisesti kovempaa kuin aineet, joita simpukat tai meriakselit käyttävät kiinnittymiseen kiviin, ja se voi olla avain ekologisempien liimojen kehittämiseen, joita voidaan käyttää monilla eri aloilla – hammaslääketieteestä rakentamiseen ja merenkulkuun”, totesi raportin pääkirjoittaja, kemisti Jonathan Wilker.
Rebecca Metzler, toinen tutkija Colgate Universitystä New Yorkista, johti myös ryhmää, joka tutki osteriliiman ominaisuuksia ja sen potentiaalia hammasimplanttien kiinnittämisessä: Se koostuu pienistä aragoniti-mineraalin hiukkasista, jotka yhdessä useiden proteiinien kanssa edistävät kehittyneempien ja ympäristöystävällisempien synteettisten liimojen kehittämistä. Nyt osterit , joita käytettiin jo Sun-dynastian aikana siltojen liimaamiseen , voivat olla avaintekijä mullistavan liiman kehittämisessä luunmurtumien hoitoon.
