Anorganische biomaterialen voor adhesie van zacht weefsel

Molly Stevens: A new way to grow bone (Juni- 2019).

Anonim

Onderzoekers van Okayama University beschrijven in Acta Biomaterialia een nieuw type biocompatibel kleefmateriaal. De lijm, gemaakt van nanodeeltjes hydroxyapatiet, lijmt zowel synthetische hydrogels als zacht muesli van de muis en biedt een veelbelovend alternatief voor organische materialen die momenteel in gebruik zijn voor klinische toepassingen.

Als alternatief voor chirurgisch naaien met hechtdraad bestaat de praktijk van het gebruik van klevende organische materialen voor het verbinden van zacht weefsel al tientallen jaren. De momenteel gebruikte klinische hechtmiddelen lijden echter vaak aan beperkte biocompatibiliteit en / of suboptimale hechtsterkte. Een team van onderzoekers onder leiding van Takuya Matsumoto van de Okayama University en collega's heeft nu een klasse van biocompatibele en biologisch afbreekbare verbindingen geïdentificeerd die veelbelovende adhesie-eigenschappen vertonen bij toepassing op zachte muizenweefsels.

De wetenschappers vertrouwden op de recente ontdekking dat bepaalde nanogestructureerde materialen een opmerkelijke hechting vertonen. Het introduceren van een dispersie van siliciumoxidenanodeeltjes tussen twee hydrogels resulteert bijvoorbeeld in een snelle hechting van de hydrogelen - een effect dat nu verder is ontwikkeld voor industriële, niet-klinische toepassingen. Om het niveau van biocompatibiliteit te bereiken dat vereist is voor klinisch gebruik, experimenteerden Matsumoto en collega's met nanodeeltjes van hydroxyapatiet (HAp), een anorganisch materiaal dat wordt aangetroffen in menselijke harde weefsels zoals botten en tanden. HAp-composieten worden routinematig gebruikt voor orthopedische en tandheelkundige implantaten, evenals in tissue engineering. De onderzoekers waren van mening dat dispersies van nanodeeltjes HAp zich zouden moeten gedragen als biocompatibele kleefstoffen - een idee dat ze experimenteel konden bevestigen.

Matsumoto en zijn collega's onderzochten eerst het effect van HAp-nanodeeltjesdispersies op de adhesie van synthetische hydrogels; de aanwezigheid van HAp versterkte duidelijk de mate van hechting. Drogen van de dispersies - resulterend in solide HAp-platen - verhoogde de cohesie tussen de HAp-nanodeeltjes en het gebruik van de platen als adhesief middel leidde toen tot nog betere inter-hydrogel-adhesie. De wetenschappers testten vervolgens de HAp-platen op verschillende zachte muizenweefsels: spieren, longen, nieren en andere weefsels konden met succes aan elkaar worden geplakt. Een adhesiesterkte die ten minste tweemaal zo groot is als verkregen met een in de handel verkrijgbare organische lijm werd waargenomen voor muizenhuidweefsels.

De bevindingen van Matsumoto en collega's zijn niet alleen relevant voor het ontwikkelen van nieuwe procedures voor chirurgische wondgenezing, maar ook voor technologieën voor toediening van geneesmiddelen - het potentieel van hydrogels als geneesmiddelcontainers is al lang erkend. In de woorden van de onderzoekers: "onze resultaten zullen niet alleen helpen bij het ontwikkelen van een efficiënte benadering om ingesneden zachte weefsels te sluiten, maar ook bij het vinden van nieuwe manieren om zachte weefsels te integreren met synthetische hydrogels (zoals geneesmiddelreservoirs)."

hydroxyapatiet

Hydroxyapatite (HAp), ook bekend als hydroxylapatite, is een calciumbevattend mineraal dat voorkomt in menselijke botten en tanden. Synthetische HAp wordt vaak gebruikt als een coating voor prostetische implantaten, zoals heup-, bot- of tandenvervangingen, omdat wordt aangenomen dat het osseointegratie stimuleert. De experimenten van Takuya Matsumato van de Okayama University en collega's hebben nu het potentieel aangetoond van dispersies van HAp-nanodeeltjes als biocompatibele, anorganische adhesieve materialen.

hydrogels

Een hydrogel is een materiaal dat bestaat uit een driedimensionaal netwerk van hydrofiele (dwz niet waterafstotende) polymeerketens met daartussen watermoleculen. Hydrogels kunnen tot 90% water bevatten en worden gebruikt in verschillende biotechnologische en medische toepassingen. Ze worden ook gebruikt om de adhesieve eigenschappen van biomaterialen en medicijnafgiftesystemen te testen, zoals in de studie van Matsumato en collega's: testen van de adhesiviteit van HAp nanodeeltjesdispersies leidden tot de identificatie van een veelbelovende biocompatibele kleefstof die in staat is om zachte muizenweefsels aan elkaar te lijmen.

menu
menu