I kekahi mau lā i hala aku nei, e kamaʻilio ana au me kahi hoaaloha ma ke kī, a ʻōlelo ʻakaʻaka ʻo ia, "ʻO ka alumina a ʻoukou e noiʻi mau nei, ʻaʻole anei ia he mea maka no nā kīʻaha seramika a me ka pepa one?" Ua waiho kēia iaʻu me ka ʻōlelo ʻole. ʻOiaʻiʻo, i nā maka o ka poʻe maʻamau,pauka aluminahe mea ʻoihana wale nō ia, akā i loko o kā mākou pōʻai ʻenekinia biomedical, he "multitasker" huna ia. I kēia lā, e kamaʻilio kākou e pili ana i ke komo mālie ʻana o kēia pauka keʻokeʻo maʻamau i ke kahua o nā ʻepekema ola.
I. E hoʻomaka ana mai ke Keʻena Lapaʻau Orthopedic
ʻO ka mea i hoʻohauʻoli nui iaʻu, ʻo ia ka ʻaha kūkā orthopedic aʻu i hele ai i ka makahiki i hala. Ua hōʻike mai kekahi polopeka kahiko i nā ʻikepili hahai he ʻumikumamālima mau makahiki ma luna o nā pani hui hana alumina seramika—me ka nui o ke ola ma mua o 95%, ka mea i kāhāhā i nā kauka ʻōpio a pau i hele mai. No ke aha e koho ai i ka alumina? Nui nā ʻepekema ma hope ona. ʻO ka mea mua, ua lawa kona paʻakikī, a ʻoi aku ka ikaika o kona kūpaʻa ʻana i ka ʻaʻahu ma mua o nā mea metala kuʻuna. Ke kū nei ko kākou mau hono kanaka i nā tausani o nā friction i kēlā me kēia lā. E hoʻopuka nā prostheses metala-ma-plastic kuʻuna i nā ʻōpala ʻaʻahu i ka hala ʻana o ka manawa, e hoʻoulu ai i ka mumū a me ka resorption iwi. Eia nō naʻe, ʻo ka nui o ke ʻaʻahu o nā keramika alumina he hoʻokahi wale nō pakeneka o nā mea kuʻuna, he kiʻi kipi i ka hana lapaʻau.
ʻOi aku ka maikaʻi o kona biocompatibility. Ua hana kā mākou keʻena hoʻokolohua i nā hoʻokolohua moʻomeheu cell a ua ʻike ʻia he ʻoi aku ka maikaʻi o ka hoʻopili ʻana a me ka hoʻonui ʻana o nā osteoblasts ma luna o ka ʻili o ka alumina ma mua o kekahi mau ʻili metala. ʻO kēia ke kumu, ma ke ʻano lapaʻau, hoʻopili ikaika nā prostheses alumina me ka iwi. Eia nō naʻe, he mea nui e hoʻomaopopo ʻaʻole wale kekahipauka aluminahiki ke hoʻohana ʻia. Pono ka alumina pae lapaʻau i ka maʻemaʻe ma luna o 99.9%, me ka nui o ka palaoa kristal i kāohi ʻia ma ka pae micron, a pono ia e hana i kahi kaʻina hana sintering kūikawā. Ua like ia me ka kuke ʻana—hiki i ka paʻakai maʻamau a me ka paʻakai kai ke hoʻāla i ka meaʻai, akā koho nā hale ʻaina kiʻekiʻe i ka paʻakai mai nā kumu kikoʻī.
II. ʻO ka "Kākoʻo ʻIke ʻole ʻia" ma ke Kauka Niho
Inā ua hele ʻoe i kahi keʻena niho hou, ua ʻike paha ʻoe i ka alumina. Hana ʻia ka nui o nā lei aliʻi keramika kaulana mai ka pauka keramika alumina. ʻElua mau pilikia o nā lei aliʻi keramika-metala kuʻuna: ʻo ka mua, hoʻopilikia ka metala i ka nani, a ua maʻalahi ka laina ʻāʻī e lilo i polū; ʻo ka lua, he maʻi āpau kekahi poʻe i ka metala. Hoʻoponopono nā lei aliʻi keramika alumina i kēia mau pilikia. Ua like loa kona translucency me nā niho maoli, a ʻo nā hoʻihoʻi hopena he kūlohelohe loa ia a pono nā kauka niho e nānā pono e ʻike i ka ʻokoʻa. Ua hoʻohana kekahi loea niho kiʻekiʻe aʻu i ʻike ai i kahi hoʻohālikelike kūpono loa: "Ua like ka pauka keramika alumina me ka palaoa—he malleable loa ia a hiki ke hoʻoheheʻe ʻia i nā ʻano like ʻole; akā ma hope o ka sintering, lilo ia i paʻakikī e like me ka pōhaku, ikaika e wāwahi i nā walnuts (ʻoiai ʻaʻole mākou e paipai e hana maoli i kēlā)." ʻOi aku ka kaulana i nā makahiki i hala iho nei nā lei aliʻi alumina i paʻi ʻia he 3D. Ma o ka scan digital a me ka hoʻolālā, ua paʻi pololei ʻia lākou me ka hoʻohana ʻana i ka slurry alumina, e hoʻokō ana i ka pololei o nā ʻumi micrometers. Hiki i nā maʻi ke hele mai i ke kakahiaka a haʻalele me ko lākou mau lei aliʻi i ke ahiahi—he mea hiki ʻole ke noʻonoʻo ʻia he ʻumi makahiki i hala.
III. "Hoʻokele Pololei" i nā ʻōnaehana hoʻouna lāʻau lapaʻau
He mea hoihoi loa ka noiʻi ʻana ma kēia kahua. No ka mea, he nui nā wahi hana o ka pauka alumina ma kona ʻili, hiki iā ia ke hoʻopili i nā molekala lāʻau lapaʻau e like me ka magnet a laila hoʻokuʻu mālie iā lākou. Ua hana kā mākou hui i nā hoʻokolohua me ka hoʻohana ʻana i nā microspheres alumina porous i hoʻouka ʻia me nā lāʻau anticancer. ʻO ka nui o ka lāʻau lapaʻau ma kahi o ka puʻupuʻu he 3-5 mau manawa kiʻekiʻe ma mua o nā ʻano lawe lāʻau kuʻuna, ʻoiai ua hoʻemi nui ʻia nā hopena ʻaoʻao systemic. ʻAʻole paʻakikī ke hoʻomaopopo i ke kumumanaʻo: ma ka hana ʻanapauka aluminai loko o nā ʻāpana nano- a i ʻole micro-sized a me ka hoʻololi ʻana i ka ʻili, hiki ke hoʻopili ʻia i nā molekala i kuhikuhi ʻia, e like me ka hāʻawi ʻana i ka lāʻau i kahi ʻōnaehana "GPS navigation" e hele pololei i ka lesion. Eia kekahi, hoʻopau hope ka alumina i nā ion alumini i loko o ke kino, hiki ke hoʻololi ʻia e ke kino ma nā maʻamau maʻamau a ʻaʻole e hōʻiliʻili i ka wā lōʻihi. Ua haʻi mai kekahi hoa hana e aʻo ana i ka lāʻau lapaʻau i kuhikuhi ʻia no ka maʻi ʻaʻai ate iaʻu ua hoʻohana lākou i nā nanoparticles alumina e hāʻawi i nā lāʻau chemotherapy, e hoʻonui ana i ka helu pale ʻana o ka tumor ma 40% i loko o kahi kumu hoʻohālike ʻiole. "ʻO ke kī ke kāohi i ka nui o ka ʻāpana; 100-200 nanometers ka mea kūpono - liʻiliʻi loa a maʻalahi lākou e hoʻomaʻemaʻe ʻia e nā puʻupaʻa, nui loa a ʻaʻole hiki iā lākou ke komo i loko o ka ʻiʻo tumor. " ʻO kēia ʻano kikoʻī ke kumu o ka noiʻi.
IV. "Nā Probes Koʻikoʻi" i nā Biosensors
Ke pāʻani nei hoʻi ʻo Alumina i kahi kuleana koʻikoʻi i ka ʻike mua ʻana i ka maʻi. Hiki ke hoʻololi maʻalahi ʻia kona ʻili me nā biomolecules like ʻole, e like me nā antibodies, enzymes, a me nā probes DNA, e hana i nā biosensors koʻikoʻi loa. No ka laʻana, hoʻohana kekahi mau mika glucose koko i nā chips sensor alumina. Hoʻopili ka glucose i loko o ke koko me nā enzymes ma ka chip e hana i kahi hōʻailona uila, a hoʻonui ka papa alumina i kēia hōʻailona, e ʻoi aku ka pololei o ka ʻike ʻana. Hiki i nā ʻano hana hoʻāʻo kuʻuna ke loaʻa i ka helu hewa 15%, ʻoiai hiki i nā sensor alumina ke mālama i ka hewa i loko o 5%, kahi ʻokoʻa koʻikoʻi no nā maʻi maʻi diabetes. ʻOi aku ka ʻoi aku ka holomua o nā sensors e ʻike i nā biomarkers kanesa. I ka makahiki i hala, ua hōʻike kahi ʻatikala ma ka puke pai *Biomaterials* ʻo ka hoʻohana ʻana i nā alumina nanowire arrays e ʻike i ka antigen prostate-specific i hopena i kahi ʻike ʻelua kauoha o ka nui ma mua o nā ʻano maʻamau, ʻo ia hoʻi hiki ke ʻike i nā hōʻailona o ke kanesa i kahi pae mua loa.
V. "Kākoʻo Scaffolding" ma ka ʻenekinia ʻiʻo
He kumuhana wela ka ʻenekinia ʻiʻo i ka biomedicine. I ka ʻōlelo maʻalahi, pili ia i ka mahi ʻana i nā ʻiʻo ola in vitro a laila hoʻoili iā ia i loko o ke kino. ʻO kekahi o nā pilikia nui loa ʻo ia ka mea scaffold - pono ia e hāʻawi i ke kākoʻo no nā cell me ka ʻole o ka hoʻoulu ʻana i nā hopena ʻawaʻawa. Ua loaʻa i nā scaffolds alumina porous ko lākou niche ma aneʻi. Ma ka kaohi ʻana i nā kūlana hana, hiki ke hana i nā ʻano like me ka ʻūlū alumina me ka porosity ma mua o 80%, me nā nui pore kūpono no nā cell e ulu ai, e ʻae ana i nā meaʻai e kahe manuahi. Ua hoʻāʻo kā mākou keʻena hoʻokolohua e hoʻohana i nā scaffolds alumina e mahi i nā ʻiʻo iwi, a ua maikaʻi loa nā hopena. ʻAʻole wale nā Osteoblasts i ola maikaʻi akā ua hūnā pū i ka matrix iwi hou aʻe. Ua hōʻike ka loiloi ʻana ua hoʻolaha maoli ka ʻino iki o ka ʻili alumina i ka hōʻike ʻana o ka hana cell, he mea kupanaha ia.
VI. Nā Pilikia a me nā Manaʻolana
ʻOiaʻiʻo, ʻo ka hoʻopili ʻana oʻaluminaʻAʻole nele nā pilikia ma ke kahua lapaʻau. ʻO ka mea mua, aia ka pilikia kumukūʻai; he paʻakikī ke kaʻina hana hoʻomākaukau no ka alumina papa lapaʻau, e lilo ana i mau ʻumi manawa ʻoi aku ke kumukūʻai ma mua o ka alumina papa ʻoihana. ʻO ka lua, ke hōʻiliʻili ʻia nei ka ʻikepili palekana lōʻihi. ʻOiai ke manaʻolana nei ka nānā ʻana i kēia manawa, pono ka nānā mau ʻana i ka ʻepekema. Eia kekahi, pono nā hopena olaola o ka nano-alumina i ka noiʻi hohonu hou aku. Loaʻa i nā Nanomaterials nā waiwai kūikawā, a inā he pono a he ʻino paha kēia mau mea e pili ana i ka ʻikepili hoʻokolohua paʻa. Eia naʻe, ʻālohilohi nā manaʻolana. Ke noiʻi nei kekahi mau hui i nā mea alumina akamai - no ka laʻana, nā mea lawe e hoʻokuʻu wale i nā lāʻau lapaʻau ma nā waiwai pH kikoʻī a i ʻole ma lalo o ka hana a nā enzymes, a i ʻole nā mea hoʻoponopono iwi e hoʻokuʻu i nā mea ulu e pane ana i nā loli o ke kaumaha. ʻO nā holomua ma kēia mau wahi e hoʻololi i nā ʻano lapaʻau.
Ma hope o ka lohe ʻana i kēia mau mea a pau, ua ʻōlelo koʻu hoaaloha, "ʻAʻole au i manaʻo he nui nā mea o kēia pauka keʻokeʻo." ʻOiaʻiʻo, ua hūnā pinepine ʻia ka nani o ka ʻepekema i ka mea maʻamau. ʻO ka huakaʻi o ka pauka alumina mai nā hale hana ʻoihana a i nā lumi hana a me nā keʻena hoʻokolohua e hōʻike pono ana i ka nani o ka noiʻi interdisciplinary. Ke hana pū nei nā kānaka ʻepekema mea, nā kauka, a me nā biologist e hoʻāla i ke ola hou i loko o kahi mea kuʻuna. ʻO kēia hui pū ʻana o nā interdisciplinary ke kumu e hoʻokele ai i ka holomua i ka lāʻau lapaʻau hou.
No laila i ka manawa aʻe e ʻike ai ʻoe i kahiʻokikene alumini huahana, e noʻonoʻo i kēia: ʻaʻole paha he kīʻaha keramika a he huila wili paha; hiki ke hoʻomaikaʻi mālie i ke olakino a me ke ola o kānaka ma kekahi ʻano, ma kahi keʻena hoʻokolohua a haukapila paha ma kekahi wahi. Hana pinepine ʻia ka holomua lapaʻau ma kēia ʻano: ʻaʻole ma o nā holomua koʻikoʻi, akā ʻoi aku ka pinepine ma o nā mea e like me ka alumini oxide, e ʻimi mālie ana i nā noi hou a e hoʻoponopono mālie i nā pilikia kūpono. ʻO ka mea e pono ai mākou e hana, ʻo ia ka mālama ʻana i ka hoihoi a me ka noʻonoʻo ākea, a e ʻike i nā mea hiki ke hana ʻia ma ka maʻamau.