Uorganiske biomaterialer til vedhæftning af blødt væv

Forskere ved Okayama University beskriver i Acta Biomaterialia en ny type biokompatibelt klæbemateriale. Klæbemidlet, lavet af nanopartikler af hydroxyapatit, limer både syntetiske hydrogeler og museblødt væv, at give et lovende alternativ til organiske materialer, der i øjeblikket anvendes til kliniske anvendelser.

Som et alternativ til kirurgisk syning med sutur, praksis med at bruge klæbende organiske materialer til sammenføjning af blødt væv har eksisteret i årtier. Imidlertid, de aktuelt anvendte kliniske klæbemidler lider ofte af begrænset biokompatibilitet og/eller suboptimal klæbestyrke. Et team af forskere ledet af Takuya Matsumoto fra Okayama University og kolleger har nu identificeret en klasse af biokompatible-biologisk nedbrydelige forbindelser, der viser lovende adhæsionsegenskaber, når de påføres blødt væv fra mus.

Forskerne stolede på den nylige opdagelse af, at visse nanostrukturerede materialer udviser bemærkelsesværdig klæbeevne. For eksempel, indførelsen af ​​en dispersion af siliciumoxidnanopartikler mellem to hydrogeler resulterer i hurtig adhæsion af hydrogelerne - en effekt nu udviklet yderligere til industrielle, ikke-kliniske anvendelser. For at opnå det niveau af biokompatibilitet, der kræves til klinisk brug, Matsumoto og kolleger eksperimenterede med nanopartikler af hydroxyapatit (HAp), et uorganisk materiale, der findes i menneskeligt hårdt væv såsom knogler og tænder. HAp-kompositter bruges rutinemæssigt til ortopædiske og dentale implantater, samt i vævsteknik. Forskerne regnede med, at dispersioner af nanopartikulært HAp skulle opføre sig som biokompatible klæbemidler - en idé, de var i stand til at bekræfte eksperimentelt.

Matsumoto og kolleger undersøgte først virkningen af ​​HAp-nanopartikeldispersioner på adhæsionen af ​​syntetiske hydrogeler; tilstedeværelsen af ​​HAp øgede klart vedhæftningsniveauet. Tørring af dispersionerne - hvilket resulterede i faste HAp-'plader' - øgede sammenhængen mellem HAp-nanopartiklerne, og anvendelse af pladerne som klæbemiddel førte derefter til endnu bedre inter-hydrogel-adhæsion. Forskerne testede derefter HAp-pladerne på forskellige bløde musevæv:muskel, lunge, nyre og andet væv kunne med held limes sammen. En adhæsionsstyrke mindst dobbelt så stor som opnået med en kommerciel organisk lim blev observeret for musehudvæv.

Resultaterne fra Matsumoto og kolleger er ikke kun relevante for udvikling af nye procedurer til heling af kirurgisk sår, men også for lægemiddelleveringsteknologier - potentialet for hydrogeler som lægemiddelbeholdere har længe været anerkendt. Med forskernes ord:"vores resultater vil ikke kun hjælpe med at udvikle en effektiv tilgang til at lukke indskåret blødt væv, men også ved at finde nye måder at integrere blødt væv med syntetiske hydrogeler (såsom lægemiddelreservoirer)."

Hydroxyapatit

Hydroxyapatit (HAp), også kendt som hydroxylapatit, er et calciumholdigt mineral, der forekommer i menneskets knogler og tænder. Syntetisk HAp bruges ofte som belægning til prostetiske implantater, såsom hofte, knogle- eller tænderstatninger, da det menes at stimulere osseointegration. Eksperimenterne udført af Takuya Matsumato fra Okayama University og kolleger har nu vist potentialet for dispersioner af HAp nanopartikler som biokompatible, uorganiske klæbematerialer.

Hydrogeler

En hydrogel er et materiale, der består af et tredimensionelt netværk af hydrofile (dvs. ikke vandafvisende) polymere kæder med vandmolekyler imellem. Hydrogeler kan indeholde op til 90% vand, og bruges i forskellige bioteknologiske og medicinske anvendelser. De bruges også til at teste de klæbende egenskaber af biomaterialer og lægemiddelleveringssystemer, som i studiet af Matsumato og kolleger:test af klæbeevnen af ​​HAp nanopartikeldispersioner førte til identifikation af et lovende biokompatibelt klæbemiddel, der er i stand til at lime museblødt væv sammen.