211service.com
Regeneracja utraconej chrząstki
Kluczem do nakłonienia komórek do regeneracji może być sprawienie, by było im trochę ciężko. Thomas Webster , bioinżynier z Brown University, opracowuje wszczepialne materiały o nanoskalowych teksturach, które naśladują szorstkość żywych tkanek.
Rosnąca chrząstka: Komórka chrząstki rośnie na teksturowanej powierzchni pokrytej nanorurkami węglowymi.
Teraz jego zespół odkrył, że komórki chrząstki mogą przylegać do powierzchni pokrytej nanorurkami węglowymi i rosnąć na niej gęściej, zwłaszcza gdy są one również wystawione na stymulację elektryczną. Webster uważa, że powierzchnie zawierające nanorurki węglowe, które są nie tylko teksturowane, ale także przewodzące elektryczność, mogą być obiecującą strategią projektowania implantów chrząstki.
Chrząstka ma ograniczoną zdolność do samoleczenia, więc utrata lub uszkodzenie tkanki amortyzującej jest poważnym problemem zdrowotnym. Wiele laboratoriów badawczych opracowało materiały naśladujące właściwości chrząstki, a także rusztowania, które można zaszczepić komórkami chrząstki na zewnątrz ciała, a następnie wszczepić w miejsce utraty chrząstki. Ale jednym z kluczowych problemów jest uzyskanie rodzimej chrząstki pacjenta, gąbczastego i raczej obojętnego materiału, który nie ma własnego dopływu krwi, do przyczepienia się i zintegrowania z implantem.
Aby skonstruować powierzchnię bardziej przyjazną komórkom, zespół Webstera wykorzystał nanorurki węglowe, które mają szorstką powierzchnię i łatwo przewodzą prąd. Naukowcy zmieszali nanorurki w arkusze poliwęglanu-uretanu, polimeru zatwierdzonego przez FDA. Kiedy hodowali komórki chrząstki na tych arkuszach, komórki rosły gęściej na szorstkiej powierzchni niż na gładkiej powierzchni poliwęglanu.
Komórki rosły jeszcze szybciej, gdy nanorurki były stymulowane elektrycznie, chociaż nie jest jasne, dlaczego. Większość ludzi wierzy, że zmienia to potencjał błonowy komórek, mówi Webster, co zwiększałoby liczbę jonów wapnia – ważnego sygnału komórkowego – napływającego do komórki.
Dlaczego komórki wydają się lubić szorstkie powierzchnie? Webster uważa, że nanostruktury zmieniają właściwości powierzchni materiału, pomagając mu przyciągać białka, do których przyczepiają się komórki. Jego praca polegająca na tworzeniu nanostrukturalnej powierzchni dla implantów kostnych została licencjonowana przez startującą firmę Nanovis, która ma nadzieję wprowadzić ją do testów na ludziach. Zespół Webstera wykazał również, że komórki tkanki naczyniowej mogą lepiej przylegać do powierzchni o nanostrukturze, co można wykorzystać do projektowania lepszych stentów naczyniowych. Uważa, że nanorurki węglowe można włączyć do materiałów wykorzystywanych do wytwarzania implantów chrząstki.
Ale Jennifer Elisseeff , inżynier tkankowy z Johns Hopkins University, jest sceptyczny, czy obecne badanie, w którym komórki chrząstki hodowano w jednej warstwie, ma jakiekolwiek znaczenie dla regeneracji chrząstki. Wyjaśnia, że chrząstka naprawdę potrzebuje rusztowania 3D, a przełożenie zachowania komórek na płaskiej powierzchni na to, jak zachowują się w tkance trójwymiarowej, może być trudne. Zespół Webstera bada obecnie, czy komórki wyhodowane w ten sposób są funkcjonalnie aktywne jako komórki chrząstki i czy można je łączyć w wiele warstw.