211service.com
Biomaterial kan låta läkare 'skulptera' känsliga ansiktsdrag
Ett nytt biomaterial kan hjälpa kirurger att återuppbygga de känsliga mjuka strukturerna i det mänskliga ansiktet, som kinderna, efter att en sjukdom eller skada har orsakat vanställdhet. Materialet, som är till hälften syntetiskt och till hälften biologiskt, kan injiceras under huden som en vätska, masseras in i form och sedan permanent låsas genom exponering för ljus.
Under rampljuset: Forskare använder en grönt ljus LED för att förstyva ett experimentellt material som har injicerats under huden på en råtta.
Mjuka vävnader är svåra att ersätta, särskilt i ansiktet. Vi har metaller och plaster för ditt ben, säger Jennifer Elisseeff , en TR35-vinnare 2002 och en av forskarna i en artikel publicerad i Vetenskap translationell medicin som beskriver arbetet. Men kirurger saknar bra ersättare för saker som kinder och läppar – och även små missbildningar kan leda till allvarliga sociala och känslomässiga problem för patienterna. Befintliga implantat är ofta otillräckliga för att rekonstruera större defekter, såsom de som lämnats efter av tumörutskärningar eller extremt trauma.
Alexander Hillel och hans kollegor vid Johns Hopkins University har skapat en ny typ av transplantationsmaterial som tar itu med dessa problem. Det är en blandning av hyaluronsyra – ett biologiskt material som redan används som ett mjukdelsimplantat – och polyetylenglykol, ett syntetiskt material. Blandningen är en flytande polymer som kan injiceras – och på så sätt undviker man behovet av operation. När det har injicerats kan materialet skulpteras till den nödvändiga formen. När den utsätts för ljus med specifika våglängder, omorganiseras den röriga härvan av polymerkedjor i vätskeimplantatet till en stabil, korsstreckad form, vilket gör implantatet styvt.
Det faktum att lysdioden använder synligt ljus för att ställa in implantatet är viktigt, säger man Farshid Guilak , professor i ortopedisk kirurgi och biomedicinsk ingenjörskonst vid Duke University: Synligt ljus är mycket säkrare än UV-ljus, vilket kan ha ett antal negativa effekter, främst DNA-skada och celldöd.
Ali Khademhosseini , en docent vid Harvard-MIT:s avdelning för hälsovetenskap och teknologi, säger att det nya materialet är mycket lovande. Såvitt jag vet är detta det längsta som ett sådant tillvägagångssätt har tagits, eftersom uppsatsen har omfattande djurstudier såväl som pilotstudier på människor, säger han.
För att ställa in implantaten utformade forskarna en LED-array med grönt ljus som kan penetrera upp till fyra millimeter hud. Det tar bara två minuters exponering innan implantatet sätter sig helt, och det fanns inga smärtsamma biverkningar.
För att testa implantaten injicerade forskare dem i ryggen på råttor. De testade sedan flera förhållanden av hyaluronsyra och polyetylenglykol, och undersökte hur länge var och en varade. De olika blandningarna har olika nivåer av elasticitet och hållbarhet, vilket gör att läkare kan finjustera de fysiska egenskaperna hos ett implantat för deras behov. De mest hållbara implantaten klarade sig i nästan 500 dagar innan de resorberades fullständigt in i råttornas kroppar. Det betyder att implantaten kan behöva bytas ut efter något år, även om Elisseeff hoppas att de ska fungera som en ställning för ny vävnad att växa på.
Forskarna genomförde en klinisk pilotstudie i Kanada. De injicerade små implantat i magen på tre patienter som var planerade att genomgå bukplastik. Implantaten varade i cirka 12 veckor, med det enda problemet som var inflammation runt implantatet. Elisseeff säger att inflammationen kan vara ett resultat av irritation orsakad av implantatens styvhet, en reaktion på kemikalierna i implantatet eller en biprodukt av fettvävnaden som omger implantatplatsen. Hon tror att problemet kommer att vara relativt lätt att övervinna.
Nästa steg, säger Elisseeff, är en fullskalig klinisk prövning. Hon arbetar också på sätt att göra mjukdelsimplantat med minimala syntetiska komponenter. Långsikten är att försöka föra dessa [vävnadstekniska] teknologier vidare till klinisk praxis, säger hon. Även om det vanligtvis tar lång tid att få sådana tekniker i bruk, är hon övertygad om att hennes nuvarande arbete kommer att flytta till kliniken eftersom det är utformat för att möta kliniska behov.
Melissa Knothe Tate , professor vid Case Western Universitys institution för biomedicinsk teknik, är optimistisk. Att få funktionell vävnad på rätt plats vid rätt tidpunkt har varit ett stort hinder inom vävnadsteknik, säger hon. Hon tillägger att denna och andra nyligen publicerade teknologier kan indikera en ny tidsålder av regenerativ medicin, som efterliknar kroppens förmåga att bygga ny vävnad.
Khademhosseini tycker också att resultaten är uppmuntrande. Jag är hoppfull att papperet kommer att ge efter för en ny generation av biomaterialbaserade tillämpningar för mjukvävnadsersättning, säger han.