Betere bottransplantaten bouwen: nanovezelsteigers om twee belangrijke collageenreceptoren in botcellen te activeren

Jaarlijks worden wereldwijd ongeveer 2,2 miljoen bottransplantatieprocedures uitgevoerd. De gouden zorgstandaard is autotransplantatie, waarbij het eigen bot van de patiënt wordt gebruikt voor tandimplantatie en voor het repareren en reconstrueren van delen van de mond, het gezicht en de schedel.

Gezien de nadelen van autotransplantatie, waaronder de noodzaak van aanvullende operaties, een langere hersteltijd, risico’s op complicaties en de beschikbaarheid van grotere hoeveelheden bot, slaagt een team van onderzoekers van de University of Michigan School of Dentistry erin hun pogingen om een ​​beter bottransplantaat te bouwen. in het laboratorium.

Nadat ze al een technologie hadden ontwikkeld die botsteigers maakt met collageenachtige nanostructuren, poriën ter grootte van een micrometer en natuurlijke vormen, hebben de onderzoekers een ‘opwindende verbetering’ bereikt die bot regenereert door de cel-matrix-interacties te verbeteren, zegt Peter Ma, hoogleraar tandheelkunde. .

De nieuwste ontdekking, die vooral gunstig is voor patiënten die reparaties nodig hebben waarbij grotere hoeveelheden bot betrokken zijn, is voortgekomen uit een samenwerking tussen het Ma Lab en Franceschi Lab. Het team heeft Amerikaanse en internationale patenten aangevraagd voor peptidebevattende copolymeren, nanovezels en implanteerbare en injecteerbare 3D-scaffolds voor bot- en andere gerelateerde weefselregeneratie die veel voordelen kunnen opleveren.

“Het hebben van een voorspelbare bron van materialen om het bot te regenereren betekent veel betrouwbaardere procedures,” zei Ma. “Het allerbelangrijkste is dat we weefsels kunnen regenereren zonder exogene cellen te introduceren, wat de therapieën mogelijk zou compliceren door een immuunrespons op te wekken. Het opwindende resultaat is dat onze nieuwe aanpak ongeveer acht keer meer bot kan regenereren dan een skelet zonder de speciale peptiden op het bot. nanovezels.”

Van de ruim twee miljoen bottransplantatieprocedures wereldwijd worden er 500.000 uitgevoerd in de Verenigde Staten, wat samen zo’n $5 miljard aan kosten met zich meebrengt, zeggen de onderzoekers.

Naast autotransplantatie zou de nieuwe transplantatieprocedure van het team andere benaderingen vervangen: allotransplantatie, waarbij donorweefsel wordt gebruikt, en xenotransplantatie, waarbij dierlijk weefsel wordt gebruikt. Beide kunnen risico’s met zich meebrengen, zoals infectie en gebrek aan beschikbaarheid.

Ma en collega’s, die de wetenschap achter de nieuwe techniek beschrijven in a studie in Bioactieve materialenzeggen dat er veel voordelen zijn verbonden aan de nieuwe aanpak.

“Wat we hebben uitgevonden zijn biologisch afbreekbare polymeersjablonen die peptiden op nanovezels bevatten, die fungeren als sleutels om nieuwe poorten te openen om het vergrendelde botregeneratiepotentieel uit de eigen cellen van de ontvanger vrij te maken. Na de regeneratie van vooraf ontworpen 3D-botweefsel zullen de materialen degraderen en verdwijnen zonder mogelijke complicaties op de lange termijn”, zegt Ma, die ook hoogleraar is aan de College of Engineering and Medical School van de UM.

“We zijn erg enthousiast over de ontdekkingen die we hebben gedaan. En we geloven dat wat we hebben gecreëerd bottransplantaten kan transformeren voor de miljoenen mensen die ze nodig hebben.”

Co-auteurs van het onderzoek zijn onder meer: ​​Tongqing Zhou, Rafael Cavalcante, Chunxi Ge en Renny Franceschi, allen van de UM School of Dentistry.