Forscher der Universitäten Glasgow, Stratchclyde, West of Scotland und Galway setzen dazu die Nanokicking-Technologie ein wachsen dreidimensional mineralisierte Knochenproben in ihrem Labor. Gebrochene, verstauchte oder anderweitig beschädigte Knochenabschnitte stellen Ärzte seit langem vor Herausforderungen. Daher ist diese Technologie bereit, das Leben vieler Patienten weltweit zu verändern.

Die Studie ist veröffentlicht in Natur Biomedizintechnik.

Die Forschung wurde finanziert von Forschungsrat für Ingenieur- und Physikwissenschaften (EPSRC), Forschungsrat Biotechnologie und Biowissenschaften (BBSRC) und Sir Bobby Charltons Wohltätigkeitsorganisation für Landminen Finden Sie einen besseren Weg, das Opfern von Landminen hilft.

Nanokicking wurde ursprünglich für Arbeiten im Bereich der Gravitationswellendetektion entwickelt. Die Forscher konnten die Technologie jedoch nutzen, um mesenchymale Stammzellen, die von menschlichen Körpern im Knochenmark auf natürliche Weise produziert werden, in 3D-Knochenzellen umzuwandeln. Die mesenchymalen Stammzellen werden menschlichen Spendern entnommen, in Kollagengele eingebracht und nanokickenden oder ultrapräzisen Schwingungen im Nanobereich ausgesetzt. Diese Zellen werden dann in einen „Knochenkitt“ umgewandelt, mit dem beschädigte Knochen repariert oder ersetzt werden können. Grundsätzlich nutzen die Forscher die Nanokicking-Technologie, um das Potenzial unserer Zellen zu erschließen, sich in anderes Gewebe wie Knochen, Knorpel und Muskel umzuwandeln.

„Nachdem wir 15 Jahre in der Astrophysik und Gravitationswellendetektion mit dem Laser-Interferometer-Gravitationswellen-Observatorium (LIGO) gearbeitet haben, ist es erstaunlich zu sehen, wie Technologien entstehen, die Schlüsselaspekte des Tissue Engineering und der regenerativen Medizin revolutionieren könnten.“ Stuart Reid, Professor für Biomedizintechnik an der University of Strathclyde und früher an der University of the West of Scotland, sagte in einer Erklärung,.

Dieser Fortschritt in der Knochentransplantationstechnologie wird einen großen Unterschied bei orthopädischen Behandlungen bewirken. Von allen lebenden Geweben ist Knochen nach Blut das am zweithäufigsten transplantierte Gewebe der Welt. Bisher war die Knochentransplantation jedoch durch zwei Faktoren begrenzt. Erstens ist die Menge an lebendem Knochen, die einem Patienten entnommen werden kann, begrenzt. Zweitens weist ein menschlicher Körper wahrscheinlich Knochen ab, die von anderen Spendern entnommen wurden.

Die Wahrscheinlichkeit einer Abstoßung wird jedoch durch die neue Technologie verringert, die die Verwendung von eigenen mesenchymalen Stammzellen eines Patienten zur Erzeugung von Knochen ermöglicht. Die Fähigkeit, Knochen zu züchten, wenn sie mit dem Roman des Teams kombiniert wird bedruckte Gerüstebedeutet auch, dass es möglich wäre, größere Lücken im Knochen zu reparieren.

Die Forscher haben kürzlich ihre Technologie dazu eingesetzt Rette das Bein eines Hundes. „In Zusammenarbeit mit Find A Better Way haben wir bereits die Effektivität unserer Gerüste in der Veterinärmedizin unter Beweis gestellt, indem wir dazu beigetragen haben, neuen Knochen zu züchten, um das Bein eines Hundes zu retten, der sonst amputiert werden müsste“, sagte Professor Matthew Dalby der Zelltechnik an der Universität von Glasgow und einer der Hauptautoren des Papiers, sagte in einer Erklärung.

Wenn weitere Studien auf diese Weise fortschreiten, werden möglicherweise in wenigen Jahren Versuche am Menschen durchgeführt.

"Wir streben die First-in-Man-Transplantation in 2020 an" Monica P Tsimbouri, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Molekulare Zell- und Systembiologie der Universität Glasgow, berichtete The University Network (TUN).

Tsimbouri erklärte, dass die Knochentransplantation beim Menschen zwar „den Beginn klinischer Studien für kleine Defekte beinhalten wird“, das Team jedoch sein gedrucktes Gerüst weiterentwickeln wird, um die Reparatur größerer Knochenlücken zu ermöglichen. "Es wird erwartet, dass sich die Technologie in größerem Maßstab entwickelt, dh, dass Gerüstimplantate für größere Spaltdefekte hergestellt werden", sagte sie gegenüber TUN.

Ziel des Teams ist es, Opfern von Landminen zu helfen. "Das ist unser treibendes Ziel", sagte Tsimbouri. „Wir haben das Privileg, von großen Finanzierungsinstitutionen wie EPSRC und BBSRC finanziert zu werden. Wir danken insbesondere Sir Bobby Charltons Wohltätigkeitsorganisation Find A Better Way, die zivilen Überlebenden von Verletzungen durch Landminenexplosionen helfen soll. “

Manuel Salmeron-SanchezDer Professor für Bioingenieurwesen und Leiter des Projekts „Find A Better Way“ an der Universität von Glasgow freut sich auf eine Zukunft, in der die Opfer von Landminen von der Technologie profitieren werden.

"Für viele Menschen, die bei einem Landminenunfall die Beine verloren haben, kann der Unterschied zwischen der Beschränkung auf einen Rollstuhl und der Verwendung einer Prothese nur wenige Zentimeter Knochen betragen", sagte Salmeron-Sanchez in einer Erklärung.

Das Forschungsteam besteht aus Peter G. Childs, Gabriel D. Pemberton, Jingli Yang, Vineetha Jayawarna, Wich Orapiriyakul, Karl Burgess, Cristina González-García, Gavin Blackburn, Dilip Thomas, Catalina Vallejo-Giraldo, Manus JP Biggs und Adam SG Curtis .