Manyetik olarak yönlendirilmiş nanopartiküller kırık kemiklerin iyileşmesine yardımcı olabilir

Anonim

Manyetik olarak yönlendirilmiş nanopartiküller kırık kemiklerin iyileşmesine yardımcı olabilir

Tıbbi

Colin Jeffrey

25 Kasım 2014

Araştırmacılar, kemiği yenilemeye yardımcı olmak için kullanılabilecek kaplanmış manyetik nanopartiküller geliştirdiler (Resim: Shutterstock)

Kemik, insan vücudunda ciddi bir şekilde kırıldığında veya kemiğe yapışmış bir protez implante edildiğinde, katı mekanik onarımı sağlamak için sıklıkla bir kemik grefti gereklidir. Bununla birlikte, vücudun başka bir bölgesinden kemiği kaldıran bir greft ağrılı ve invaziv bir prosedür olabilir ve ameliyat sonrası tedavide devam eden kemik rejenerasyonu için gerekli mekanik stimülasyon, bir hasta ağır bir şekilde hareketsiz hale getirildiğinde sorunlu hale gelir. Bu problemleri çözmek için araştırmacılar, manyetik nanoparçacıkların proteinlerle kaplanmasının ve daha sonra bunları manyetik olarak hasarın bulunduğu yere yönlendirilmesinin, kök hücrelerin kemiği yeniden canlandırmaya teşvik edebildiğini keşfettiler.

Aşılanmış kemikler, mekanik yük - yani hareket ve egzersiz - dinamik bağlanma yöntemlerini kullanarak en iyi şekilde iyileşir, burada fiziksel bağlanma ve aşılanmış kemiğin mekanik stimülasyonu biyokimyasal sinyallerin kaskat etkisine, hormon salımına neden olur. kök hücre rejenerasyonu, doku büyümesi ve etkili onarımı sağlamak için bir araya gelen sayısız diğer süreçler.

Ne yazık ki, bir hastanın immobilizasyonu gibi komplikasyonlar, dinamik yüklemenin veya iskelet bozukluğu gibi bir tıbbi durumun uygulanmasını engellediğinde, basit bir şekilde greftleme için gerekli olan ekstra kemikten yoksun oldukları anlamına gelir, daha sonra iyileşme genellikle uzun, yavaştır Çok sık kısmen veya tamamen başarısız olan karmaşık süreç.

Bununla birlikte, İngiltere'de Keele ve Nottingham üniversitelerinden tıbbi araştırmacıların kullandıkları kaplanmış manyetik nanoparçacık yönteminin, materyalleri cerrahi müdahale gerekmeden doğrudan bir yaralanma yerine yönlendirebildikleri iddia edilmektedir. Bundan sonra, mekanik kuvvetler üretmek ve kök hücrelerin verilmesi ve bir büyüme uyarıcı proteinin aşamalı bir salımı yoluyla kemik rejenerasyon işlemini sürdürmek için nanopartikülleri uzaktan manipüle etmek mümkündür.

"Rejeneratif tıp için enjekte edilebilir tedaviler, tedavi edici kök hücrelerin, ilaç taşıyıcı araçların ve biyomalzemelerin yara alanlarına etkili bir şekilde sokulması için minimal invaziv bir yol olarak büyük bir potansiyel sergiler", dedi James Henstock, Ph.D. çalışmayı kim yönlendirdi. Araştırmamızda, spesifik hedefleme proteinleri ile manyetik nanopartiküller kapladık ve daha sonra bunları egzersiz simülasyonu için harici bir manyetik alanla uzaktan kontrol ettik. Bunun, enjekte edilen kök hücreleri ve fonksiyonel kemiği restore etme yeteneklerini nasıl etkileyebileceğini öğrenmek istedik.

Bu yöntemin ilk denemeleri fetal tavuk femurları (uyluk kemikleri) ve doku mühendisliği kollajen hidrojel (yüksek su içerikli bir polimerde süspanse edilen hayvansal yapısal protein) üzerinde gerçekleştirilmiştir. Her iki durumda da, araştırmacılar, yapı veya çevre dokuya herhangi bir mekanik strese neden olmadan kemik gelişimi ve yoğunluğunda belirgin bir artış olduğunu iddia ediyorlar.

Dr. Henstock, "Bu çalışma, büyüme faktörlerinin kontrollü enjekte edilebilir hücre terapilerine bırakılmasıyla bağlantılı olarak uygun mekanik ipuçlarının, kemik büyümesinin iyileştirilmesi üzerinde önemli bir etkiye sahip olabileceğini göstermektedir." "Ayrıca çeviri tıbbı için doku mühendisliği yaklaşımlarını da geliştirebilir."

Bu araştırmanın eşsiz özeti, aynı zamanda, petrol sızıntılarını temizleme, kanser tespitini artırma ve dijital depolama yığınını küçültmede yardımcı olan manyetik nanopartiküller için bir başka kullanım şekli değildir. Bu kez, nanopartiküller, mekanik stimülasyona yardımcı olmada benzersiz fiziksel özellikleri için ve tek bir pakette toplam tıbbi çözüm olarak hedeflenen biyomateryal teslimat için potansiyel sağlamada kullanılmaktadır.

Araştırma, James Henstock, Ph.D., Alicia El Haj, Ph.D. ve Keele Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsündeki meslektaşları tarafından yürütülen bir Biyoteknoloji ve Biyolojik Bilimler Araştırma Konseyi (BBSRC) tarafından desteklenen bir araştırmaydı. Tıpta Teknoloji ve Nottingham 'ın Eczacılık Fakültesi'nden Dr. Kevin Shakesheff.

Araştırma yakın zamanda Stem Cells Translational Medicine dergisinde yayınlandı.

Kaynak: Keele Üniversitesi

Araştırmacılar, kemiği yenilemeye yardımcı olmak için kullanılabilecek kaplanmış manyetik nanopartiküller geliştirdiler (Resim: Shutterstock)