Magnetisch gerichte nanodeeltjes zouden kunnen helpen bij het genezen van gebroken botten

Anonim

Magnetisch gerichte nanodeeltjes zouden kunnen helpen bij het genezen van gebroken botten

Medisch

Colin Jeffrey

25 november 2014

Onderzoekers hebben gecoate magnetische nanodeeltjes ontwikkeld die kunnen worden gebruikt om bot te regenereren (afbeelding: Shutterstock)

Wanneer een bot ernstig in het menselijk lichaam wordt gebroken of wanneer een prothese met beenmerg wordt geïmplanteerd, is vaak ook een bottransplantaat vereist om te zorgen voor een solide mechanische reparatie. Een transplantaat dat bot uit een ander deel van het lichaam verwijdert, kan echter een pijnlijke en invasieve procedure zijn en de mechanische stimulatie die nodig is voor voortgezette botregeneratie in post-operatieve therapie wordt problematisch als een patiënt ernstig geïmmobiliseerd is. Om deze problemen aan te pakken, hebben onderzoekers ontdekt dat het bekleden van magnetische nanodeeltjes met eiwitten en het vervolgens magnetisch richten naar de plek van het letsel, stamcellen kan helpen stimuleren om bot te regenereren.

Beenderen die geënt zijn, kunnen het beste genezen worden met behulp van methoden van dynamische belasting - beweging en oefening - om zogeheten mechanotransductie te bevorderen, waarbij de fysieke binding en daaropvolgende mechanische stimulatie van getransplanteerd bot een cascade-effect van biochemische signalen veroorzaakt, hormoonafgifte, stamcelregeneratie, weefselgroei en een groot aantal andere processen die allemaal gecombineerd worden om een ​​efficiënte reparatie te verzekeren.

Helaas, als complicaties, zoals de immobilisatie van een patiënt, de toepassing van dynamische belasting of een medische aandoening, zoals een skeletaandoening, uitsluit, betekent dit dat ze simpelweg het extra bot missen dat nodig is voor transplantatie, dan is herstel vaak lang, traag, ingewikkeld proces dat maar al te vaak gedeeltelijk of volledig onsuccesvol is.

De beklede magnetische nanodeeltjesmethode die door medische onderzoekers van de universiteiten van Keele en Nottingham in het Verenigd Koninkrijk wordt gebruikt, zou echter in staat zijn om materialen direct naar een locatie voor letsel te leiden, zonder de noodzaak van een operatie. Het is dan mogelijk om op afstand de nanodeeltjes te manipuleren om mechanische krachten te produceren en het botregeneratieproces te handhaven door de toediening van stamcellen en een gefaseerde afgifte van een groeistimulerend eiwit.

"Injecteerbare therapieën voor regeneratieve geneeskunde hebben een groot potentieel als een minimaal invasieve route voor het efficiënt introduceren van therapeutische stamcellen, geneesmiddelenafgiftevehikels en biomaterialen op locaties voor wonden, " zei James Henstock, Ph.D. die de studie leidde. "In ons onderzoek hebben we magnetische nanodeeltjes gecoat met specifieke richtingsproteïnen en vervolgens op afstand bestuurd met een extern magnetisch veld om oefening te simuleren. We wilden leren hoe dit de geïnjecteerde stamcellen en hun vermogen om functioneel bot te herstellen kan beïnvloeden."

De eerste proeven met deze methode werden uitgevoerd op foetale kippenbotten (dijbeenderen) en weefselgemonteerde collageen-hydrogel (structureel dierlijke eiwit gesuspendeerd in een polymeer met hoog watergehalte). In beide gevallen beweren de onderzoekers dat er een duidelijke toename was in de botontwikkeling en -dichtheid zonder mechanische stress te veroorzaken aan het construct of het omliggende weefsel.

"Dit werk toont aan dat het verschaffen van de juiste mechanische aanwijzingen in combinatie met gecontroleerde afgifte van groeifactoren aan deze injecteerbare celtherapieën een significante invloed kan hebben op het verbeteren van botgroei, " aldus Dr. Henstock. "Het kan mogelijk ook de benadering van weefselengineering voor translationele geneeskunde verbeteren. "

Het unieke resultaat van dit onderzoek is niet dat het alleen maar een ander gebruik is voor magnetische nanodeeltjes, die ook potentieel bevatten voor het opruimen van olielozingen, het verbeteren van de detectie van kanker en het helpen verkleinen van de massa van digitale opslag. Deze keer worden nanodeeltjes gebruikt voor zowel hun unieke fysieke eigenschappen in het helpen van mechanische stimulatie en het bieden van het potentieel voor gerichte levering van biomateriaal als een totale medische oplossing in een enkel pakket.

Het onderzoek was een door de Biotechnology and Biological Sciences Research Council (BBSRC) gefinancierde studie onder leiding van James Henstock, Ph.D., in samenwerking met Alicia El Haj, Ph.D., en collega's van het Keele University Institute of Science and Technology in Medicine, en Dr. Kevin Shakesheff, van de University of Nottingham 's School of Pharmacy.

Het onderzoek is onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Stem Cells Translational Medicine .

Bron: Keele University

Onderzoekers hebben gecoate magnetische nanodeeltjes ontwikkeld die kunnen worden gebruikt om bot te regenereren (afbeelding: Shutterstock)