Nanotechnologie voor Regeneratieve Geneeskunde

door Prof. Thomas Webster

Professor Thomas Webster en Deborah Gorth, Directeur, Nanomedicine Laboratorium, Brown University
Overeenkomstige auteur: Thomas_Webster@brown.edu

De Nanotechnologie biedt nieuwe techniekhulpmiddelen aan die ons kunnen helpen de ontwerpproblemen aanpakken verbonden aan de bouw van betere implants. In de context van biomedische techniek, betekenen de recente technologische vorderingen dat wij nu de capaciteit hebben om materialen (en hun oppervlakten) met de nauwkeurigheid van de nanometerschaal te manipuleren. Dit staat ons toe om biologisch materialen met eigenschappen te creëren de zelfde grootte zoals de proteïnen en de cellen waarmee onze implant in wisselwerking zal staan.

Proberend om cellen te hebben steek conventionele met maat materialen over is analoog aan het vragen van een mens om over scheerbeurtklippen en ruwe valleien te reizen, maar nanomaterials bieden een implant interface met eigenschappen aan die dichter op het natuurlijke weefsel lijken waarop de cellen normaal reizen (en creeer me). Hoewel er andere redenen voor nanomaterials zijn om cellen verschillend te beïnvloeden dan conventionele biologisch materialen, schijnt het alsof enkel makend hun oppervlakten op natuurlijke weefsels lijken kan de celgroei bevorderen.1

Het bovengenoemde resultaat is belangrijk omdat het centrale doel in het ontwerpen van efficiënte implant de groei van goede cellen aan te moedigen en de activiteit van slechte cellen af te raden is. Goed en slecht zijn relatieve termijnen, maar in het geval van beenimplants; de groei van de beencel moeten zou worden aangemoedigd, en de groei van bacteriën en bovenmatige immune celactiviteit moeten zou worden vermeden.

Het positieve effect van de groei van de beencel en het negatieve effect van de bacteriëngroei op implants zijn duidelijker dan het schadelijke effect van overactive immune cellen. Heel erg zoals littekenweefsel dat zich op uw huid vormt, kunnen overactive immune cellen tot de korrelige vorming van het littekenweefsel op de oppervlakte van implants leiden die tot implant mislukking leiden. Macrophages, cellen die deel van het immuunsysteem uitmaken van het lichaam, zijn onder de biologische spelers die tot de vorming van het littekenweefsel binnen het lichaam bijdragen. De Bovenmatige macrophage activering zou moeten worden vermeden om korrelige weefselvorming op de oppervlakte van implant te vermijden.

De Recente studies beginnen te bevestigen dat de nanotechnologie kan worden gebruikt om efficiëntere implant te ontwerpen. Het is nu mogelijk om implant oppervlakten te maken die dichter op inheems been in zowel oppervlakteruwheid als chemie dan traditionele implants lijken. Deze nieuwe biomimetic oppervlakten zijn biocompatibel en tonen de goede groei van de beencel.2 Het zelfde is waar voor veel andere organen in het lichaam van het hart aan de hersenen.

Bovendien, heeft enkel het wijzigen van implant oppervlakten om te zijn nanorough positieve resultaten. Deze nanoroughoppervlakten maken het mogelijk de groeipercentages van beencellen, bacteriën en immune cellen op de oppervlakte van geïnplanteerde materialen onafhankelijk om te moduleren. Bijvoorbeeld, is het litteken dat macrophage cellen vormt minder actief op nanomaterials dan op conventionele biologisch materialen, terwijl de beencellen actiever zijn op nanomaterials.3,4 Naast dit resultaat, is het slijtagepuin van implants met de eigenschappen van de nanoscaleoppervlakte minder giftig aan het omringende weefsel dan dat van conventionele implants.5 Voorts hebben de recente studies aangetoond nanostructured die verminderen de oppervlakten bacteriële kolonisatie.6,7 De bovengenoemde resultaten stellen voor dat de nanotechnologie kan worden gebruikt om efficiëntere implant te ontwerpen die de behoefte aan revisiechirurgie vermindert.


Verwijzingen

1. Bruder JM et al. 2007, Sc.i Polym ED van J Biomater., 18(8): 967-82.
2. Zhang et al. 2008, Int. J Nanomedicine, 3(3): 323-334.
3. Khang D et al. 2009, Handelingen Biomater. 5(5): 1425-32.
4. Webster et al. 2000, Biologisch Materialen, 21(17): 1803-10.
5. Gutwein et al. 2003, Biologisch Materialen, 25(18): 4175-83.
6. Puckett, BR et al. 2009 Biologisch Materialen 31 (4) 706-713
7. Taylor EN et al. 2009 Int. J Nanomedicine. 4:14552

Copyright AZoNano.com, Professor Thomas Webster (Brown University)

Date Added: Mar 15, 2010 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 14. June 2013 01:16

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this article?

Leave your feedback
Submit