211service.com
Återskapa förlorat brosk
Nyckeln till att få celler att regenerera kan vara att göra det lite tufft för dem. Thomas Webster , en bioingenjör vid Brown University, har utvecklat implanterbara material med nanoskala texturer för att efterlikna grovheten hos levande vävnader.
Växande brosk: En broskcell växer på en strukturerad yta belagd med kolnanorör.
Nu har hans team funnit att broskceller kan fästa vid och växa tätare på en yta täckt med kolnanorör, särskilt när de också utsätts för elektrisk stimulering. Webster tror att ytor som innehåller kolnanorör, som inte bara är strukturerade utan också är elektriskt ledande, kan vara en lovande strategi för att designa broskimplantat.
Brosk har begränsad förmåga att läka sig själv, så förlust eller skada på den dämpande vävnaden är ett stort hälsoproblem. Många forskningslaboratorier har utvecklat material som efterliknar broskets egenskaper, såväl som byggnadsställningar som kan sås med broskceller utanför kroppen och sedan implanteras på platsen för broskförlust. Men ett av huvudproblemen är att få en patients inhemska brosk, ett svampigt och ganska inert material som saknar egen blodtillförsel, att fästa på och integreras med ett implantat.
För att konstruera en mer cellvänlig yta använde Websters team kolnanorör, som har en grov yta och som också lätt leder elektricitet. Forskarna blandade nanorören till ark av polykarbonat-uretan, en FDA-godkänd polymer. När de odlade broskceller på dessa ark, växte cellerna tätare på den uppruggade ytan jämfört med en slät polykarbonatyta.
Celler växte ännu snabbare när nanorören stimulerades elektriskt, även om det inte är klart varför. De flesta tror att det förändrar cellers membranpotential, säger Webster, vilket skulle öka antalet kalciumjoner - en viktig cellulär signal - som flödar in i cellen.
Varför verkar celler gilla grova ytor? Webster tror att nanostrukturerna förändrar ytegenskaperna hos ett material, vilket hjälper det att dra till sig proteiner som cellerna håller sig till. Hans arbete med att skapa en nanostrukturerad yta för benimplantat har licensierats av ett startup-företag som heter Nanovis, som hoppas kunna ta det in i mänskliga försök. Websters team har också visat att celler i kärlvävnad kan fästa bättre på nanotexturerade ytor, vilket kan användas för att designa bättre kärlstentar. Han tror att kolnanorör skulle kunna införlivas i material som används för att göra broskimplantat.
Men Jennifer Elisseeff , en vävnadsingenjör vid Johns Hopkins University, är skeptisk till att den aktuella studien, där broskceller odlades i ett enda lager, har någon relevans ännu för broskregenerering. Brosk behöver verkligen en 3D-ställning, förklarar hon, och det kan vara svårt att översätta hur celler beter sig på en plan yta till hur de beter sig i en tredimensionell vävnad. Websters team undersöker för närvarande om celler odlade på detta sätt är funktionellt aktiva som broskceller och om de kan kombineras i flera lager.