یافته‌های اخیر محققان نشان داد که آلیاژ تیتانیوم با پوشش نانومواد، بازسازی مفصل عضلانی را بهبود می‌بخشد. در این فناوری از نانولوله‌های کربنی و مواد نانوحفره‌ای استفاده شده است.
عیب اولیه درمان جایگزینی کامل مفصل (TJR) از دست دادن حیاتی عضله اسکلتی متصل به پروتزهای مفصلی فلزی است که منجر به تشکیل بافت اسکار فیبری می‌شود که در نهایت موجب اختلال عملکرد حرکتی می‌شود. فناوری مهندسی بافت ممکن است در رسیدگی به این موضوع کمک کند.
مقاله ای که در مجله ACS Nano منتشر شده است، ساخت یک حامل دو لایه مکانیکی رشد (MGF)، یک ایزوفرم جایگزین فاکتور رشد شبه انسولین-۱ (IGF-1) را تشریح می‌کند.
حامل دولایه MGF از یک داربست آلیاژی متخلخل تیتانیوم پوشیده شده با نانوذرات سیلیکا مزوپور (MSNs) و نانولوله‌های کربنی (CNTs) از طریق رسوب الکتروفورتیک (EPD) ساخته شده است. پوشش دو لایه یک توپولوژی نانوساختار با بارگذاری عالی MGF و عملکرد رهایش طولانی از طریق پیوند کووالانسی را به نمایش گذاشت.
مطالعات درون‌تنی روی داربست‌های ساخته شده نشان داد که این ساختار رشد عضلانی را ارتقا می‌دهند و خواص مکانیکی عضله، تعدیل ایمنی و مهاجرت سلول‌ها را بهبود می‌بخشند.
بنابراین، داربست‌های آلیاژ تیتانیوم MSN و پوشش‌دهی شده با CNT ساخته شده با MGF به عنوان یک پلت‌فرم قوی برای بازیابی عملکرد حرکتی مفاصل کاشته‌شده مانند مفصل طبیعی با بازسازی ماهیچه‌های اطراف پروتز ارائه شد.
اختلال در عملکرد حرکتی به دلیل از دست دادن اتصال بین پروتزها و بافت عضلانی شکایت شایع بیماران پس از TJR است. بنابراین، بازسازی عضلات اطراف پروتز می‌تواند به بازیابی عملکرد حرکتی طبیعی مفصل کمک کند.
آلیاژ تیتانیوم بهترین راه حل برای رفع نگرانی‌های فوق در نظر گرفته می‌شود و می‌تواند با الزامات زیبایی شناختی و عملکردی تضمین شده توسط ایمپلنت مطابقت داشته باشد. آلیاژ تیتانیوم مقادیر پایینی از مدول یانگ را نشان می‌دهد و دامنه وسیعی از خواص را دارد.
MSN ها دارای قطر منافذ قابل تنظیم، مساحت سطحی بالا، حجم منافذ زیاد و زیست سازگاری عالی هستند و از این رو به عنوان کاندیدهای امیدوارکننده برای ارائه عوامل درمانی شناخته می‌شوند. با این حال، چند مطالعه بر اساس داربست‌های آلیاژ تیتانیوم متخلخل پوشش داده شده با MSN به شکنندگی MSN اشاره کرده است. از طرفی CNTها در مقایسه با سایر الیاف تقویت‌کننده دارای استحکام و مدول الاستیک بالایی هستند.
در کار حاضر، نانولوله‌های کربنی به عنوان الیاف تقویت‌کننده برای کاهش فشار بین آلیاژ تیتانیوم و MSN در MSNها گنجانده شده‌اند. ادغام CNTها و MSNها در آلیاژ تیتانیوم باعث بهبود رفتار بیومکانیکی شده و ظرفیت بارگذاری بیومولکول کافی را به ارمغان می‌آورد.
در این پروژه، آلیاژ تیتانیوم متخلخل چاپ شده سه‌بعدی با یک لایه CNT-MSN از طریق روش EPD پوشش داده شد و به دنبال آن MGF به داخل MSN ها بارگزاری شد که این کار از طریق پیوند کووالانسی با کمک ۱-اتیل-۳-( ۳- دی متیل آمینو پروپیل) کربودی ایمید هیدروکلراید (EDC) و N-hydroxysuccinimide (NHS) انجام شد. این کار به دستیابی به رهاسازی طولانی مدت و آهسته در داربست‌ها کمک کرد.