En lovende ny tilgang til genopbygning af knoglevæv

I løbet af de sidste 30 år har det videnskabelige samfund arbejdet på at udvikle et syntetisk alternativ til knogletransplantater til reparation af syge eller beskadigede knogler. McGill University-forskere brugte den canadiske lyskilde (CLS) ved University of Saskatchewan til at fremme en ny metode til dyrkning af syntetisk knoglevæv.

Det hastigt fremadskridende område inden for knoglevævsteknik er fokuseret på at dyrke knogleceller i laboratoriet på materialer kaldet stilladser, og derefter overføre disse strukturer til en persons krop for at reparere knogleskader. Ligesom den knogle, den efterligner, har stilladser brug for et indbyrdes forbundet netværk af små og store porer, der tillader celler og næringsstoffer at sprede sig og hjælper med at generere nyt knoglevæv.

McGill-teamets lovende proces fungerer ved at modificere den indre struktur af et materiale, kaldet grafenoxid, for at gøre det mere befordrende for regenerering af knoglevæv.

Grafenoxid er en ultratynd, ekstra stærk forbindelse, der bliver brugt i stigende grad inden for elektronik, optik, kemi, energilagring og biologi. En af dens unikke egenskaber er, at når stamceller placeres på den, har de en tendens til at omdannes til knoglegenererende celler kaldet osteoblaster.

Den tværfaglige gruppe - bestående af forskere fra McGill's Department of Mining and Materials Engineering, Electrical Engineering and Dentistry - fandt ud af, at tilsætning af en emulsion af olie og vand til grafenoxidet og derefter frysning af det ved to forskellige temperaturer, gav to forskellige størrelser af porer hele vejen igennem. materialet.

Professor Marta Cerruti sagde, at da de "såede" det nu porøse stillads med stamceller fra museknoglemarv, formerede cellerne sig og spredte sig inde i netværket af porer, et lovende tegn på, at den nye tilgang i sidste ende kunne bruges til at regenerere knoglevæv hos mennesker .

"Vi viste, at stilladserne er fuldstændig biokompatible, at cellerne er glade, når du sætter dem derinde, og at de er i stand til at trænge igennem hele stilladset og kolonisere hele stilladset," sagde hun.

Forskerne brugte BMIT-BM-strålelinjen på CLS til at visualisere de forskellige størrelser af porer inde i stilladset samt cellernes vækst og spredning. Ledende forsker Yiwen Chen, en ph.d. studerende, der arbejder under Cerruti, sagde, at deres arbejde ikke ville have været muligt uden synkrotronen, fordi den lave tæthed af grafenoxid betyder, at den kun absorberer en meget lille mængde lys.

"Så vidt vi ved, er det første gang, at folk har brugt synkrotronlys til at se strukturen af ​​grafenoxidstilladser," sagde Chen.

Mens udbredt klinisk anvendelse af denne nye tilgang stadig kan være mange år væk, mener Cerruti, at deres arbejde kunne gøre det muligt for andre forskere at lære mere om, hvordan stamceller omdannes til knogleceller.

"Måske vil dette føre til en bedre forståelse af knoglernes biologi, som vi ellers ikke ville forstå," sagde hun. "Måske kan vi på kortere sigt bruge metoderne i laboratoriet til bedre at forstå knogler og måske udvikle nye lægemidler."

Forskningen blev offentliggjort i Carbon . + Udforsk yderligere

Skeletstillads understøtter knogleceller og blodkar