Biomateriaal kan ervoor zorgen dat artsen delicate gezichtskenmerken kunnen 'beeldhouwen'

Een nieuw biomateriaal kan chirurgen helpen om de delicate zachte structuren van het menselijk gezicht, zoals de wangen, weer op te bouwen nadat een ziekte of verwonding een misvorming heeft veroorzaakt. Het materiaal, dat half synthetisch en half biologisch is, kan als vloeistof onder de huid worden geïnjecteerd, in vorm worden gemasseerd en vervolgens permanent worden vergrendeld door blootstelling aan licht.

In de schijnwerpers: Onderzoekers gebruiken een groen-licht-LED om een ​​experimenteel materiaal dat onder de huid van een rat is geïnjecteerd, te verstijven.

Zachte weefsels zijn moeilijk te vervangen, vooral in het gezicht. We hebben metalen en kunststoffen voor je bot, zegt Jennifer Elisseff , een TR35-winnaar in 2002 en een van de onderzoekers van een paper gepubliceerd in Wetenschap Translationele geneeskunde die het werk beschrijft. Maar chirurgen missen goede vervangingen voor zaken als wangen en lippen - en zelfs lichte misvormingen kunnen leiden tot ernstige sociale en emotionele problemen voor patiënten. Bestaande implantaten zijn vaak onvoldoende om grotere defecten te reconstrueren, zoals die achtergelaten door tumorexcisies of extreem trauma.

Alexander Hillel en zijn collega's van de Johns Hopkins University hebben een nieuw type transplantatiemateriaal ontwikkeld dat deze problemen aanpakt. Het is een mengsel van hyaluronzuur - een biologisch materiaal dat al wordt gebruikt als implantaat voor zacht weefsel - en polyethyleenglycol, een synthetisch materiaal. Het mengsel is een vloeibaar polymeer dat kan worden geïnjecteerd, waardoor een operatie niet nodig is. Eenmaal geïnjecteerd, kan het materiaal in de benodigde vorm worden gebeeldhouwd. Bij blootstelling aan licht van specifieke golflengten, herschikt de rommelige wirwar van polymeerketens in het vloeibare implantaat zich in een stabiele, gearceerde vorm, waardoor het implantaat verstevigd wordt.

Het feit dat de LED zichtbaar licht gebruikt om het implantaat te fixeren, is belangrijk, zegt Farshid Guilak , een professor in orthopedische chirurgie en biomedische technologie aan de Duke University: zichtbaar licht is veel veiliger dan UV-licht, dat een aantal nadelige effecten kan hebben, voornamelijk DNA-schade en celdood.

Ali Khademhosseini , een universitair hoofddocent aan de Harvard-MIT's Division of Health Sciences and Technology, zegt dat het nieuwe materiaal veelbelovend is. Voor zover ik weet, is dit het verst dat een dergelijke benadering is gevolgd, aangezien de krant uitgebreide dierstudies en pilootstudies bij mensen bevat, zegt hij.

Om de implantaten te plaatsen, bedachten de onderzoekers een groen-licht LED-array die tot vier millimeter van de huid kan doordringen. Het duurt slechts twee minuten blootstelling voordat het implantaat volledig is uitgehard en er waren geen pijnlijke bijwerkingen.

Om de implantaten te testen, injecteerden onderzoekers ze in de ruggen van ratten. Vervolgens testten ze verschillende verhoudingen van hyaluronzuur en polyethyleenglycol, waarbij ze onderzochten hoe lang elk ervan duurde. De verschillende mengsels hebben verschillende niveaus van elasticiteit en duurzaamheid, waardoor clinici de fysieke eigenschappen van een implantaat kunnen afstemmen op hun behoeften. De implantaten met de langste levensduur hebben het bijna 500 dagen volgehouden voordat ze volledig werden geresorbeerd in de lichamen van de ratten. Dit betekent dat de implantaten mogelijk na een jaar of zo moeten worden vervangen, hoewel Elisseff hoopt dat ze zullen fungeren als een steiger voor nieuw weefsel om op te groeien.

De onderzoekers voerden een klinische proefstudie uit in Canada. Ze injecteerden kleine implantaten in de magen van drie patiënten die een buikwandcorrectie moesten ondergaan. De implantaten gingen ongeveer 12 weken mee, met als enige probleem een ​​ontsteking rond het implantaat. Elisseeff zegt dat de ontsteking het gevolg kan zijn van irritatie veroorzaakt door de stijfheid van de implantaten, een reactie op de chemicaliën in het implantaat of een bijproduct van het vetweefsel rond de implantaatplaats. Ze denkt dat het probleem relatief eenvoudig op te lossen is.

De volgende stap, zegt Elisseeff, is een klinische proef op ware grootte. Ze werkt ook aan manieren om implantaten van zacht weefsel te maken met minimale synthetische componenten. De langetermijnvisie is om deze [tissue engineering]-technologieën naar voren te brengen in de klinische praktijk, zegt ze. Hoewel het doorgaans lang duurt om dergelijke technieken in gebruik te nemen, is ze ervan overtuigd dat haar huidige werk naar de kliniek zal verhuizen omdat het is ontworpen om aan klinische behoeften te voldoen.

Melissa Knothe Tate , een professor aan de afdeling Biomedische Technologie van Case Western University, is optimistisch. Functioneel weefsel op het juiste moment op de juiste plaats krijgen was een grote hindernis op het gebied van tissue engineering, zegt ze. Ze voegt eraan toe dat deze en andere recent gepubliceerde technologieën zouden kunnen wijzen op een nieuw tijdperk van regeneratieve geneeskunde, waarbij het vermogen van het lichaam om nieuw weefsel te bouwen wordt nagebootst.

Ook Khaademhosseini vindt de resultaten bemoedigend. Ik heb goede hoop dat het papier zal wijken voor een nieuwe generatie van op biomaterialen gebaseerde toepassingen in de vervanging van zacht weefsel, zegt hij.

zich verstoppen