DT News - Poland - Włókna cieńsze od włosa pomogą wyleczyć ubytki kości

Dental Tribune Poland

śro. 23 listopada 2016

ratować

Są milion razy cieńsze od ludzkiego włosa, a mogą zrewolucjonizować inżynierię tkankową – dr inż. Urszula Stachewicz z AGH opracowuje przepis na nanowłókno, które umożliwi odtwarzanie tkanki kostnej. „Pierwsze wyniki są bardzo obiecujące” – twierdzi badaczka.

Nanowłókna wykorzystywane przez dr inż. Urszulę Stachewicz to powierzchnie milion razy cieńsze od ludzkiego włosa – ich grubość wynosi poniżej 1 mikrona (czyli od kilkudziesięciu do kilkuset nanometrów). Wykonane są z polimerów – cząsteczek, które można porównać do sznura z milionem pereł. Powierzchnia takich nanowłóknistych materiałów jest bardzo duża w stosunku do ich masy i objętości. Nanowłókna używane są w medycynie od ok. dekady, m.in. jako składnik opatrunków i bandaży, a nawet jedna z warstw sztucznych naczyń krwionośnych. W przyszłości nanowłókna będzie można wykorzystać w leczeniu ubytków kości. I choć na razie brzmi to jak fantazja, to badania, które prowadzi dr Stachewicz z Międzynarodowego Centrum Mikroskopii Elektronowej dla Inżynierii Materiałowej Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie prowadzą właśnie do tego celu.

Jak wyjaśnia krakowska inżynier, wykonanie nanowłókien nie stanowi dziś większego problemu. Są one produkowane masowo (wykorzystuje się je np. do tworzenia elementów filtrów powietrza). Nanowłókna produkowane są w procesie elektroprzędzenia, w ramach którego do roztworu polimeru przykładane jest wysokie napięcie elektryczne. Dzięki badaniom właściwości różnych nanowłókien dr inż. Stachewicz wypracowała receptę na takie, które sprawdzą się do namnażania komórek tkanki kostnej. Badania te dr Stachewicz zrealizowała w ramach projektu sfinansowanego przez Narodowe Centrum Nauki.

Sekret tkwi – jak zdradza dr inż. Stachewicz – nie w składzie chemicznym włókna, ale jego architekturze. „Komórki lubią rosnąć na opracowanych przez nas włóknistych matach, bo przypominają im one naturalne środowisko w postaci macierzy pozakomórkowej – są bardzo porowate, trójwymiarowe. Komórki łatwo się do takich powierzchni przyczepiają i na nich namnażają” – opowiada badaczka. Komórki rosną zarówno na „rusztowaniu” z nanowłókien, jak i wokół niego. Osiadając tam, tworzą wypustki (tzw. filopodia), które pomagają im się ustabilizować i wniknąć w strukturę polimeru. Badaczka dodała, że komórki w czasie rozwoju w laboratorium muszą być dokarmiane głównie pożywkami i aminokwasami, podaje się im także cukry i witaminy.

„Dzięki wykonaniu trójwymiarowych wizualizacji obserwujemy, w jaki sposób komórki integrują się z tworzywem sztucznym, które określamy mianem rusztowania” – mówi badaczka. Użycie typowych mikroskopów świetlnych do takich obserwacji na wiele by się nie zdało, dlatego naukowcy stosują mikroskopię trójwymiarową – połączenie mikroskopu skaningowego z działem jonowym. „Kroimy próbki nanowłókien, na których namnażają się komórki. Z otrzymanych zdjęć przekrojów próbki tworzymy trójwymiarowe rekonstrukcje” – dodaje.

W przyszłości dr Stachewicz i jej zespół sprawdzą, czy zastosowanie ładunków elektrycznych na powierzchni nanowłókien zwiększy efekt procesu wrastanie i namnażania komórek na „rusztowaniach”. Badaczka ocenia, że na wdrożenie technologii, nad którą pracuje wraz z zespołem, potrzeba ok. 10 lat. „Długotrwały i bardzo kosztowny jest przede wszystkim proces badań klinicznych” – podkreśliła. „Do wdrożenia pomysłu dobrze byłoby przekonać koncerny farmaceutyczne, które z zasady na nowej projekty patrzą dość sceptycznie” – zauważa. Mówiąc o przyszłych zastosowaniach technologii w medycynie, zwraca uwagę na zmniejszone ryzyko odrzucenia implantu, który składa się przecież z namnożonych, własnych komórek pacjenta, pobieranych w trakcie rutynowej procedury. Leczenie ubytku kości z wykorzystaniem nanowłókien nie wymaga też usuwania włókna z organizmu pacjenta, gdyż ulega ono samoczynnemu rozkładowi.

Zaletą jest również fakt, że technologia produkcji nanowłókien jest już teraz znana i niezbyt droga. Badaczce z Krakowa udało się jednak opracować procedurę, która pozwala kontrolować przyrost tkanek kostnych – zarówno ich kształt, jak i kierunek przyrostu. Teoretycznie możliwe jest odtworzenie w ten sposób nawet całej kości.

Dr inż. Stachewicz nie chce poprzestać na kościach. Rozpoczęła udział w międzynarodowym projekcie, którego celem jest stworzenie procedury regeneracji tkanek związanych z układem krwionośnym i nerwowym. „Biorą w nim udział przedstawiciele środowiska medycznego, co dobrze rokuje przedsięwzięciu” – mówi. Krakowska badaczka jest laureatką tegorocznej Nagrody Naukowej „Polityki” w dziedzinie nauk technicznych.

źródło: PAP - Nauka w Polsce

To post a reply please login or register

Powiązane artykuły

Polskie funkcjonalne cementy kostne zastąpią ubytki kości i przyspieszą ich regenerację

Naukowcy i studenci Politechniki Gdańskiej pracują nad wstrzykiwalnymi cementami kostnymi, którą wspomagają odbudowę tkanek. Wynalazek, który może ...

Innowacyjność wyleczy gospodarkę?

Polska znajduje się na 23. miejscu wśród wszystkich krajów Unii Europejskiej pod względem wspierania innowacyjności.

Dokładność czyszczenia zębów zależy od dźwięku włosia szczoteczki

Naukowcy z Japonii odkryli, że to, jak dokładnie czyścimy zęby, zależy od tego, jaki dźwięk wydaje włosie szorującej po szkliwie szczoteczki. Teraz...

Czy włókna szklane typu E zwiększą wytrzymałość bloczków kompozytowych?

Bloczki kompozytowe do frezowania uzupełnień protetycznych w technologii CAD/CAM są doceniane ze względu na dobrą integrację estetyczną z naturalnym ...

Augmentacja kości szczękowych z zastosowaniem kości ludzkiej świeżo mrożonej

Autorzy prezentują własne obserwacje kliniczne konsolidacji heterogennych przeszczepów bloków korowo-gąbczastych w obrębie ...

Augmentacja kości szczękowych z zastosowaniem kości ludzkiej świeżo mrożonej

Autorzy prezentują własne obserwacje kliniczne konsolidacji heterogennych przeszczepów bloków korowo-gąbczastych w obrębie ...

Cząsteczki na bazie makrolidów stymulują regenerację kości

Wiadomo, że z wiekiem zwiększa się podatność ludzi na chroniczną zapalną utratę masy kostnej, w tym choroby przyzębia. Naukowcy z uniwersytetów ...

Biomateriał w strzykawce może przyspieszyć regenerację kości

Naukowcy pracują nad biomateriałem z nanowłókien, który można wstrzykiwać bezpośrednio w miejsce złamania i ubytków kostnych. Docelowo pomoże on ...

30% młodych Europejczyków ma ubytki szkliwa zębów

Aż 30% młodych Europejczyków ma ubytki szkliwa. Nadwrażliwość zębów stwierdzono u ponad 40% osób w wieku 18-35 lat. „Stomatologia zachowawcza w ...

Przewidywalna sterowana regeneracja kości

Można wiele zrobić, aby sterowana regeneracja kości była bardziej przewidywalna. Jedno z pewnością jest niezmiernie ważne: aby spowodować wrastanie ...

Edukacja

Webinarium na żywo
pią. 10 maja 2024
2:00 (CET) Warsaw