211service.com
Verloren kraakbeen regenereren
De sleutel tot het overhalen van cellen om te regenereren is misschien om het ze een beetje moeilijk te maken. Thomas Webster , een bio-ingenieur aan de Brown University, heeft implanteerbare materialen ontwikkeld met texturen op nanoschaal om de ruwheid van levend weefsel na te bootsen.
Kraakbeen groeien: Een kraakbeencel groeit op een gestructureerd oppervlak dat is bedekt met koolstofnanobuisjes.
Nu heeft zijn team ontdekt dat kraakbeencellen zich kunnen hechten aan en dichter groeien op een oppervlak dat bedekt is met koolstofnanobuisjes, vooral wanneer ze ook worden blootgesteld aan elektrische stimulatie. Webster is van mening dat oppervlakken met koolstofnanobuisjes, die niet alleen getextureerd zijn maar ook elektrisch geleidend zijn, een veelbelovende strategie kunnen zijn voor het ontwerpen van kraakbeenimplantaten.
Kraakbeen heeft een beperkt vermogen om zichzelf te genezen, dus verlies of verwonding van het dempende weefsel is een groot gezondheidsprobleem. Veel onderzoekslaboratoria hebben materialen ontwikkeld die de eigenschappen van kraakbeen nabootsen, evenals steigers die kunnen worden gezaaid met kraakbeencellen buiten het lichaam en vervolgens geïmplanteerd op de plaats van kraakbeenverlies. Maar een van de belangrijkste problemen is om het natuurlijke kraakbeen van een patiënt, een sponsachtig en nogal inert materiaal zonder eigen bloedtoevoer, te laten hechten aan en integreren met een implantaat.
Om een celvriendelijker oppervlak te bouwen, gebruikte het team van Webster koolstofnanobuisjes, die een ruw oppervlak hebben en ook gemakkelijk elektriciteit geleiden. De onderzoekers mengden de nanobuisjes tot vellen polycarbonaat-urethaan, een door de FDA goedgekeurd polymeer. Toen ze kraakbeencellen op deze platen kweekten, groeiden de cellen dichter op het geruwde oppervlak dan op een glad polycarbonaatoppervlak.
Cellen groeiden nog sneller toen de nanobuisjes elektrisch werden gestimuleerd, hoewel het niet duidelijk is waarom. De meeste mensen geloven dat het het membraanpotentieel van cellen verandert, zegt Webster, waardoor het aantal calciumionen - een belangrijk cellulair signaal - dat de cel binnenstroomt, zou toenemen.
Waarom lijken cellen van ruwe oppervlakken te houden? Webster gelooft dat de nanostructuren de oppervlakte-eigenschappen van een materiaal veranderen, waardoor het eiwitten aantrekt waar cellen aan blijven plakken. Zijn werk om een nanogestructureerd oppervlak voor botimplantaten te creëren, is in licentie gegeven door een startend bedrijf genaamd Nanovis, dat hoopt het in menselijke proeven te gebruiken. Het team van Webster heeft ook aangetoond dat cellen van vaatweefsel zich beter kunnen hechten aan oppervlakken met nanotextuur, die zouden kunnen worden gebruikt om betere vaatstents te ontwerpen. Hij gelooft dat koolstofnanobuisjes kunnen worden verwerkt in materialen die worden gebruikt om kraakbeenimplantaten te maken.
Maar Jennifer Elisseff , een weefselingenieur aan de Johns Hopkins University, is sceptisch dat de huidige studie, waarin kraakbeencellen in een enkele laag werden gekweekt, nog relevant is voor kraakbeenregeneratie. Kraakbeen heeft echt een 3D-steiger nodig, legt ze uit, en het kan moeilijk zijn om te vertalen hoe cellen zich op een plat oppervlak gedragen naar hoe ze zich gedragen in een driedimensionaal weefsel. Het team van Webster onderzoekt momenteel of cellen die op deze manier worden gekweekt, functioneel actief zijn als kraakbeencellen en of ze kunnen worden gecombineerd tot meerdere lagen.