Populære Innlegg

Redaksjonens - 2019

Bio patch som kan regrow bein

Anonim

Forskere ved University of Iowa har laget en biopatch for å regenerere manglende eller skadet bein ved å sette DNA inn i en nanostørrelsespartikkel som leverer beinproducerende instruksjoner direkte inn i celler.

annonse


Ben-regenereringssettet er avhengig av en kollagenplattform sådd med partikler som inneholder genene som trengs for å produsere bein. I eksperimenter reguerer den genkodende bioplasten suksessfullt benet fullt nok til å dekke skallesår i testdyr. Det stimulerte også ny vekst i humane benmargstromceller i laboratorieforsøk.

Studien er ny fordi forskerne direkte leverte beinproducerende instruksjoner (ved hjelp av stykke DNA som koder for en blodplateavledet vekstfaktor kalt PDGF-B) til eksisterende beinceller in vivo, slik at disse cellene kan produsere proteiner som førte til mer beinproduksjon. Tidligere forsøk hadde stått på gjentatte applikasjoner fra utsiden, noe som er kostbart, intensivt og vanskeligere å replikere konsekvent.

"Vi leverte DNA til cellene, slik at cellene produserer proteinet, og det er hvordan proteinet genereres for å øke beinregenerasjonen, " forklarer Aliasger Salem, professor i farmakademiet og en tilsvarende forfatter på papiret, publisert i tidsskriftet Biomaterials . "Hvis du bare leverer proteinet, har du fortsatt å levere det med kontinuerlige injeksjoner for å opprettholde dosen. Med vår metode får du lokalt, vedvarende uttrykk over en lengre periode uten å måtte gi fortsatte doser protein."

Forskerne mener at patchen har flere potensielle bruksområder innen tannlegen. For eksempel kan det brukes til å gjenoppbygge bein i tyggegummiområdet som fungerer som det betonglignende fundamentet for tannimplantater. Dette prospektet vil være en "livsforandrende opplevelse" for pasienter som trenger implantater og ikke har nok bein i det omkringliggende området, sier Satheesh Elangovan, assisterende professor i Ui's College of Dentistry og en felles første forfatter, samt co Korresponderende forfatter, på papiret. Det kan også brukes til å reparere fødselsskader der det mangler bein rundt hodet eller ansiktet.

"Vi kan lage et stillas i den faktiske formen og størrelsen på defektstedet, og du vil få fullstendig regenerering for å matche formen på hva som burde ha vært der, " sier Elangovan.

Laget startet med en kollagen stillas. Forskerne lastet deretter biopatchen med syntetisk opprettede plasmider, som hver er utstyrt med de genetiske instruksjonene for å produsere bein. De satt deretter stillaset på et 5 millimeter med 2 millimeter savnet område av skallen i testdyr. Fire uker senere sammenlignet teamet biopatchens effektivitet for å sette inn et stillas uten plasmider eller slet ingen handling.

Den plasmid-seeded bio patch vokste 44 ganger mer bein og bløtvev i det berørte området enn med stillaset alene, og var 14-ganger høyere enn det berørte området uten manipulering. Luft- og tverrsnittsskanning viste at plasmidkodede stillasene hadde stimulert nok ny beinvekst til nesten å lukke sårområdet, rapporterer forskerne.

Plasmidet gjør sitt arbeid ved å gå inn i beinceller allerede i kroppen - vanligvis de som ligger rett rundt det skadede området som vandrer over til stillaset. Laget brukte en polymer til å krympe partikkelens størrelse (for eksempel å lage en zip-fil, for eksempel) og å gi plasmidet den positive elektriske ladningen som ville gjøre det lettere for de beboende beincellene å ta dem inn.

"Leveringsmekanismen er stillaset lastet med plasmidet, " sier Salem. "Når celler flytter seg inn i stillaset, møtes de med plasmidet, de tar opp plasmidet, og de får kodingen for å begynne å produsere PDGF-B, noe som forbedrer benregenerering."

Forskerne peker også på at deres leveringssystem er nonviral. Det betyr at plasmidet er mindre sannsynlig å forårsake en uønsket immunrespons og er lettere å produsere i massekvantiteter, noe som reduserer kostnadene.

"Den mest spennende delen for meg er at vi kunne utvikle et effektivt, ikke-virusbasert genleveringssystem for behandling av bein tap, sier Sheetal D'mello, en doktorand i apotek og en felles første forfatter på papiret.

Elangovan og Salem neste håp om å skape en bio-plattform som fremmer ny vekst i blodkaret - trengs for utvidet og vedvarende beinvekst.

annonse



Historie Kilde:

Materialer levert av University of Iowa . Merk: Innholdet kan redigeres for stil og lengde.


Tidsreferanse :

  1. Satheesh Elangovan, Sheetal R. D'Mello, Liu Hong, Ryan D. Ross, Chantal Allamargot, Deborah V. Dawson, Clark M. Stanford, Georgia, K. Johnson, D. Rick Sumner, Aliasger K. Salem. Forbedringen av beinregenerering ved genaktivert matrise som koder for trombocytteravledet vekstfaktor . Biomaterialer, 2014; 35 (2): 737 DOI: 10, 1016 / j.biomaterials.2013.10.021