Anonim

MIT forskere bruker polymer stillas for å stimulere bein vekst

Medisinsk

Anthony Wood

21. august 2014

2 bilder

MITs porøse vevsstall, som avbildet av et elektronmikroskop (Bilde: MIT)

Et team av kjemiske ingeniører fra MIT har utviklet en ny metode for å stimulere benvekst, ved å benytte de samme kjemiske prosessene som forekommer naturlig i menneskekroppen etter en skade, som for eksempel et knust eller knust bein. Teknikken innebærer innsetting av et porøst stillas som er belagt med vekstfaktorer som bevirker kroppens egne celler for naturlig å reparere den skadede eller deformerte bein.

Nåværende teknikker for å erstatte eller reparere skadet bein inkluderer ofte en beintransplantasjon fra et annet område av pasientens kropp. Dette er et dyrt, smertefullt og ofte utilstrekkelig alternativ for behandling, da det er vanskelig å høste nok bein for å behandle såret. På grunn av utilstrekkene av de nåværende skjemaene for beinutskiftingsbehandling er det en rekke stillasbaserte tilnærminger i utvikling, men få er like lovende som vevsstallet som lagres av teamet fra MIT.

Den nye metoden vil søke å etterligne de naturlige skrittene som menneskekroppen tar for å oppmuntre beinvekst uten den ubehagelige nødvendigheten av å ekstrahere ytterligere bein fra pasientens kropp. Etter en pause eller brudd frigir kroppen både blodplateavledede vekstfaktorer, (PDGF) og benmorfogenetisk protein 2 (BMP-2) for å stimulere naturlig benregenerering. Disse faktorene rekrutterer i hovedsak andre umodne celler, som koaxerer dem til å bli osteoblaster, en celletype med kapasitet til å skape ny bein. Samtidig gir PDFG og BMP-2 en støttestruktur rundt hvilken beinet kan gjenoppbygges.

Den 0, 1 mm tykke polymerstillasarket som ble utviklet av forskerne fra MIT, ser ut til å lykkes med å etterligne denne biologiske prosessen, og frigjøre vekstfaktorene i riktig rekkefølge og kvantitet, i hovedsak lure kroppen til å tro at den hadde initiert helbredelsesprosessen selv. Tidligere forsøk på biomimikk i dette området har mislyktes på grunn av manglende evne til å frigjøre vekstfaktorene på et naturlig og kontrollert måte, og forårsaker at kroppen fjerner forholdene vekk fra såret før de kan ha noen betydelig helbredende effekt.

Stillaset har potensial til å gjøre unna de smertefulle, invasive prosedyrene som for tiden brukes til å reparere / erstatte bein (Bilde: MIT)

"Du vil at vekstfaktoren skal slippes veldig sakte og med nanogram- eller mikrogrammengder, ikke milligrammengder, " stater Paula Hammond, medlem av MITs Koch-institutt for integrert kreftforskning og avdeling for ingeniørfag og seniorforfatter på papiret som beskriver resultatene av studien. "Du vil rekruttere disse stamceller fra stammen vi har i beinmargene våre, til å gå til skadestedet og deretter generere bein rundt stillaset, og du vil generere et vaskulært system for å gå med det. "

Den målte frigivelsen av vekstfaktorer oppnås ved lagring av den porøse stillas med rundt 40 lag BMP-2, etterfulgt av ytterligere 40 lag PDGF. Når lagringsprosessen er fullført, kan lege kutte ut deler av stillaset og skreddersy behandlingen slik at den passer til enhver form for sår. Videre, når behandlingen har gått og kurset har blitt omgrodd, blir den biologisk nedbrytbare stillas sikkert adsorbert i kroppen, og etterlater ingen skadelige spor som et biprodukt av prosedyren.

Stillaset har blitt testet i laboratoriet ved å administrere behandlingen til rotter med skjelettmangel for stor til å bli helbredet uten hjelp av ytre stimuli. Det ble funnet at den første utgivelsen av PDGF opprettet en helbredende kaskade, mobiliserende celler som er viktige for gjenoppbyggingsprosessen, for å bevege seg til deformitetsstedet. BMP-2 gikk deretter på jobb og induserte et antall celler til å bli osteoblaster, noe som ville fortsette å skape det nye beinet.

Bare to uker etter den første transplantasjonen ble det funnet at friskt bein var opprettet som var uadskillelig i naturen fra den naturlige bein som finnes i de omkringliggende områdene av skallen. Ser frem til fremtiden, håper laget å teste teknikken på større dyr, med det langsiktige målet om å komme videre til kliniske forsøk.

Et papir som dekker forskningen utført av teamet fra MIT, er publisert i tidsskriftet Proceedings of the National Academy of Sciences i USA .

Kilde: MIT

MITs porøse vevsstall, som avbildet av et elektronmikroskop (Bilde: MIT)

Stillaset har potensial til å gjøre unna de smertefulle, invasive prosedyrene som for tiden brukes til å reparere / erstatte bein (Bilde: MIT)

Anbefalt Redaksjonens