Nouvelle méthode d'essai pour les biomatériaux 3D permet une évaluation rapide de la biocompatibilité

Published on April 30, 2008 at 12:03 PM

Une méthode de dépistage roman, en trois dimensions (3-D) pour analyser les interactions entre les cellules et de nouveaux biomatériaux pourraient réduire les temps de recherche initiale de plus de moitié, des chercheurs de l'Institut National des Standards and Technology (NIST) et l'Université Rutgers dans le rapport de nouvelles question de l'Advanced Materials. La technique, un progrès par rapport à plat, les méthodes de dépistage en deux dimensions, permet une évaluation rapide de la biocompatibilité et d'autres propriétés des matériaux conçus pour les travaux de reconstruction ou même endommagé les tissus et organes.

Images microscope confocal montrer comment la croissance et l'adhérence des cellules osseuses varient d'un sous-ensemble de la 3-D échafaudages faites avec varier systématiquement les mélanges d'ingrédients. Le rouge indique les filaments d'actine, une protéine du cytosquelette, et le jaune indique un noyau de cellule

Dans ce qui pourrait être une première, l'équipe a démontré comment l'écran les interactions cellule-matériau dans une biologiquement représentatif, mais systématiquement modifiés, environnement 3-D. L'étape charnière dans l'expérience fut un succès des collaborateurs dans la prise de bibliothèques dites de miniatures échafaudages poreux qui sont semblable à l'os dans la structure, mais varier progressivement de la composition chimique. Savoir comment les changements dans les ingrédients échafaudage influencer les réponses des cellules, les chercheurs peuvent concevoir des stratégies pour le développement de biomatériaux optimisé pour les thérapies et des traitements particuliers.

Jusqu'à présent, les tentatives pour accélérer le dépistage de biomatériaux candidats ont utilisé films plats et les surfaces. (Voir, par exemple, «Dégradés Designer Expériences Vitesse Surface Science,« Tech Battre Juin 8, 2006. Http://www.nist.gov/public_affairs/techbeat/tb2006_0608.htm # designer) Avec d'autres lacunes, ces deux- substrats dimensions ne sont ni compatibles avec les cellules «normales environnement 3-D à l'intérieur du corps, ni avec l'utilisation la plus courante vise des biomatériaux: la création d'échafaudages pour encourager la croissance des cellules dans fonctionnelles en 3-D des tissus et des organes.

«Les cellules sont très sensibles à la texture, formes, et d'autres caractéristiques tridimensionnelles de leur environnement local à l'intérieur du corps", explique le NIST biomatériau scientifique Carl Simon. «La grande différence de structure entre 2-D des films et 3-D des échafaudages doivent être considérés lors de dépistage de nouveaux matériaux."

Sur une série de plaques, chacune d'environ la taille d'un billet d'un dollar et vêtu avec 96 échafaudages de la taille d'un crayon gommes, les chercheurs ont réalisé l'équivalent de 672 tests individuels. Dans l'ensemble, les tests ont fourni des données pour les huit enquêtes distinctes mais liées, chacune utilisant des bibliothèques de 36 échafaudages progressivement variable et 12 témoins. Sur chaque assiette, des tests ont été effectués simultanément.

Les six enquêtes en culture cellulaire et de deux études de la structure d'échafaudage ont été achevées en six jours, contre 24 jours pour la méthode traditionnelle de préparer et de tester chaque échantillon individuellement.

Dans les expériences de culture de cellules, l'équipe a analysé comment les variations de la composition chimique des échafaudages minuscules affecté la capacité de l'os de renforcement des cellules appelées ostéoblastes à se multiplier et de se conformer aux échafaudages. Les bibliothèques d'échafaudage ont été faites en mélangeant des proportions variables de deux composés différents préparés à Rutgers basés sur l'acide aminé tyrosine, qui est un composant des protéines présentes dans les cheveux, la peau et d'autres parties du corps.

Le projet a produit un ensemble unique de données, où les deux matériaux ont été testés côte à côte dans les deux 2-D et 3-D. Dans ce cas, les résultats avec 2-D films étaient prédictifs de l'évolution observée en 3-D des échafaudages. Des travaux supplémentaires sont nécessaires pour déterminer si ce sera vrai pour d'autres systèmes de cellule-matériau.

Last Update: 5. October 2011 23:09

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