Een veelbelovende nieuwe aanpak om botweefsel weer op te bouwen

De afgelopen 30 jaar heeft de wetenschappelijke gemeenschap gewerkt aan de ontwikkeling van een synthetisch alternatief voor bottransplantaten voor het herstel van ziek of beschadigd bot. Onderzoekers van McGill University gebruikten de Canadian Light Source (CLS) aan de Universiteit van Saskatchewan om een ​​nieuwe methode te ontwikkelen voor het kweken van synthetisch botweefsel.

Het snel voortschrijdende veld van botweefseltechnologie is gericht op het kweken van botcellen in het laboratorium op materialen die scaffolds worden genoemd, en het vervolgens overbrengen van deze structuren naar het lichaam van een persoon om botschade te herstellen. Net als het bot dat het nabootst, hebben steigers een onderling verbonden netwerk van kleine en grote poriën nodig die ervoor zorgen dat cellen en voedingsstoffen zich kunnen verspreiden en helpen bij het genereren van nieuw botweefsel.

Het veelbelovende proces van het McGill-team werkt door de interne structuur van een materiaal, grafeenoxide genaamd, aan te passen, zodat het beter bevorderlijk is voor het regenereren van botweefsel.

Grafeenoxide is een ultradunne, extra sterke verbinding die steeds vaker wordt gebruikt in elektronica, optica, chemie, energieopslag en biologie. Een van de unieke eigenschappen is dat wanneer stamcellen erop worden geplaatst, ze de neiging hebben om te transformeren in botgenererende cellen die osteoblasten worden genoemd.

De multidisciplinaire groep, bestaande uit onderzoekers van de afdelingen Mijnbouw en Materiaalkunde, Elektrotechniek en Tandheelkunde van McGill, ontdekte dat het toevoegen van een emulsie van olie en water aan het grafeenoxide en het vervolgens invriezen bij twee verschillende temperaturen, twee verschillende poriëngroottes opleverde. het materiaal.

Professor Marta Cerruti zei dat toen ze de nu poreuze steiger met stamcellen uit muizenbeenmerg “zaaiden”, de cellen zich vermenigvuldigden en zich verspreidden in het netwerk van poriën, een veelbelovend teken dat de nieuwe aanpak uiteindelijk zou kunnen worden gebruikt om botweefsel bij mensen te regenereren .

“We hebben aangetoond dat de steigers volledig biocompatibel zijn, dat de cellen blij zijn als je ze erin plaatst, en dat ze in staat zijn om door de hele steiger heen te dringen en de hele steiger te koloniseren,” verklaarde ze.

De onderzoekers gebruikten de BMIT-BM-bundellijn bij de CLS om de poriën van verschillende groottes in de steigers te visualiseren, evenals de groei en verspreiding van de cellen. Hoofdonderzoeker Yiwen Chen, een Ph.D. student die onder Cerruti werkte, zei dat hun werk niet mogelijk zou zijn geweest zonder de synchrotron omdat de lage dichtheid van grafeenoxide betekent dat het slechts een zeer kleine hoeveelheid licht absorbeert.

“Voor zover wij weten, is dit de eerste keer dat mensen synchrotronlicht hebben gebruikt om de structuur van grafeenoxide-steigers te zien”, zei Chen.

Hoewel wijdverbreide klinische toepassing van deze nieuwe benadering nog vele jaren kan duren, denkt Cerruti dat hun werk andere onderzoekers in staat zou kunnen stellen meer te leren over hoe stamcellen veranderen in botcellen.

“Misschien zal dit leiden tot een beter begrip van de biologie van botten die we anders niet zouden begrijpen,” zei ze. “Misschien kunnen we op kortere termijn de methoden in het laboratorium gebruiken om bot beter te begrijpen en misschien nieuwe medicijnen te ontwikkelen.”

Het onderzoek is gepubliceerd in Koolstof.