(Gen) generation næste:Ny strategi for at udvikle stilladser til regenerering af ledvæv

Fælles sygdomme, såsom knæartrose, er almindelige i den ældre befolkning og forringer deres livskvalitet alvorligt. Konventionelle behandlinger som kunstige ledudskiftninger tilbyder midlertidig lindring, men har flere ulemper, inklusive begrænset funktionalitet og behovet for udskiftning. En bedre løsning er at finde en måde at fremme vævsregenerering i leddene:interpenetrating polymer network (IPN) hydrogeler, når de injiceres i leddene, gør præcis dette - ved at fungere som stilladser til vækst af nye celler og efterligne mobilmiljøet. Imidlertid, eksisterende teknikker til at udvikle IPN'er er kedelige:de kræver tilsætning af kemikalier via flere trin, hvilket begrænser deres praktiske anvendelse. Dermed, der er behov for bedre teknikker, der kan gøre processen med vævsregenerering lettere.

I en ny undersøgelse offentliggjort i Kemi af materialer , forskere fra Japan, herunder Asst Prof Shigehito Osawa og Prof Hidenori Otsuka fra Tokyo University of Science, fundet en ny metode til udvikling af vævsregenerationsstilladser. Prof Otsuka forklarer, "Generelt, dannelsen af ​​IPN -geler er et cytotoksisk stof, flertrinsproces:det indebærer opbygning af et netværk, efterfulgt af tilsætning af kemiske reagenser eller udsætte dem for eksterne stimuli, såsom temperatur eller ændringer i lysbestråling, at danne det andet netværk. Vi ønskede at oprette et nyt stillads ved hjælp af en et-trins proces, som kunne overvinde begrænsningerne ved eksisterende IPN'er. "

Til at starte med, forskerne ønskede at finde selvsamlende forbindelser, der kunne danne uafhængige 3D-netværk uden at forstyrre hinanden. De begyndte med at vælge et peptid kaldet RADA16, som - under fysiologiske forhold - danner et netværk på grund af elektrostatiske og hydrofobe interaktioner. Derefter, de henvendte sig til en biopolymer kaldet chitosan (CH) og en forbindelse kaldet polyethylenglycol (PEG), som danner netværk med hinanden via kemiske reaktioner. Fordi mekanismerne for netværksdannelse i RADA16 og CH/PEG var drastisk forskellige, forskerne spekulerede i, at disse netværk ikke ville forstyrre hinanden. Ved blot at blande de to forbindelser, de fandt ud af, at dette virkelig var sandt. Prof Otsuka forklarer, "Vi blandede de to materialer, RADA16 og CH/PEG, og fandt ud af, at de med succes dannede heterologe IPN'er. I øvrigt, disse IPN'er forstyrrede ikke hinanden, da det viser sig, at RADA16 -netværkene først dannes, efterfulgt af den langsommere samling af CH/PEG -netværk. "

Næste, forskerne ønskede at kontrollere, om det foreslåede IPN effektivt kunne fungere som et stillads for at fremme væksten af ​​sunde chondrocytter (celler, der producerer brusk). Forskerne testede stilladset ved hjælp af menneskelige celler og fandt ud af, at celler er indlejret ensartet i hydrogel, effektivt at generere funktionelt bruskvæv. Faktisk, hos mus, implantering af humane chondrocytter i hydrogel -stilladset førte til dannelse af brusk over en periode på 8 uger, endda overgå præstationen af ​​konventionelle vævsstilladser! Den største fordel ved denne teknik var, at den ikke alene med succes genopbragte bruskvæv, det blev også udført i bare ét trin eller "gryde, "gør det meget enklere end eksisterende teknikker.

Disse fund kan potentielt overvinde begrænsningerne ved vævsregenerering og bane vejen for yderligere applikationer, såsom levering af lægemidler, diagnose, og overflademodifikation. Ikke kun dette, Prof Otsuka er optimistisk, at på grund af den lette teknik, det kan produceres indenlands, hvilket kan føre til betydelige sociale og økonomiske fordele. Prof Otsuka slutter, "Vores forskning har åbnet døre til brugen af ​​regenerativ medicin til autonom bruskdannelse som et alternativ til kunstige led, hvilket fører til en betydelig forbedring af patienters livskvalitet og gavner samfundet generelt. "