Site Sponsors
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
Posted in | Nanofluidics

Κάνοντας βακτήρια να εργαστούν ως Tiny Weavers της Νανοκλίμακα Βιοϋλικών

Published on November 11, 2008 at 11:45 AM

Δύο Virginia Tech μηχανικοί έχουν βάλει τα βακτήρια για να εργαστεί ως μικροσκοπικά υφαντών των βιοϋλικών και ιατρικά εμφυτεύματα. Paul Gatenholm και Rafael Davalos, μέλη ΔΕΠ με το Wake Virginia Tech Forest University School of Biomedical Engineering, έχουν αναπτύξει μια νέα τεχνολογία για τον έλεγχο της κίνησης των βακτηρίων που παράγουν κυτταρίνη. Η χρήση της βακτηριακής κυτταρίνης (BC) για βιοϋλικών έχει περιοριστεί λόγω μηχανικών ιδιοτήτων του δεν μπορεί να ελεγχθεί πέρα ​​λεπτό, εύκαμπτο στρώματα. Η εφεύρεση θα επιτρέψει τον ακριβή έλεγχο των μικροσκοπικών υφαντών, ώστε να μπορούν να καθοδηγούνται σε σχήματα που θα υποστηρίξει χόνδρων και οστών ανάπτυξη των ιστών και άλλα σύνθετα βιοϋλικών, σύμφωνα με Gatenholm.

FESEM εικόνες Acetobacter κύτταρα xylinum ενσωματωμένα σε και την παραγωγή νανοΐνες κυτταρίνη.

Ακριβώς όπως οι πεταλούδες και αράχνες παράγουν ίνες, το ίδιο κάνουν και Acetobacter βακτήρια xylinum. Περίπου πέντε χρόνια πριν, Gatenholm, στη συνέχεια, στο Chalmers University of Technology στη Σουηδία, αναρωτήθηκε αν θα μπορούσε να ελέγχει την παραγωγή της βακτηριακής κυτταρίνης και αν το υλικό ήταν βιοσυμβατά.

Ανακάλυψε ότι τα βακτήρια που θα δημιουργούσε ινών στρώματα για να χωρέσει ένα πρότυπο. «Το υλικό είναι πολύ όπως το κολλαγόνο," το φυσικό συνδετικό ιστό που παράγεται από το σώμα, είπε. Τότε, τοποθέτησε ένα γραμματόσημο σφραγίδα μεγέθους κομμάτι του υλικού π.Χ. κάτω από το δέρμα σε αρουραίους και τη χαρά να διαπιστώσω ότι δεν υπάρχει μόλυνση και όχι απόρριψη. "Υπήρξε πολύ ωραία ενσωμάτωση", δήλωσε ο Gatenholm.

"Επειδή π.Χ. είναι περίπου 99 τοις εκατό νερό, είναι μαλακό και ευέλικτο», είπε. "Το μόνο μειονέκτημα ήταν τα κύτταρα δεν θα μπορούσε να περάσει επειδή δεν ήταν πορώδη. Γι 'αυτό και τοποθετείται σωματίδια κερί στην ικριώματα και τα βακτήρια που περιστρέφεται γύρω τους, τότε θα λιώσει το κερί έξω. "

Για να αντιμετωπίσει την ανάγκη της ιατρικής κοινότητας για τα μικρά αιμοφόρα αγγεία, η ομάδα Gatenholm κατά Chalmers είχε τα βακτήρια παράγουν σωλήνες. Μέχρι το 2006, οι επιστήμονες είχαν αναπτύξει μια διαδικασία για τη δημιουργία σωλήνες οποιουδήποτε μεγέθους ή σχήματος. Η σουηδική κυβέρνηση παρείχε χρηματοδότηση για την επέκταση της κάλυψης και Gatenholm και οι συνεργάτες του ξεκίνησαν μια επιχείρηση να παράγει τα αιμοφόρα αγγεία. Arterion (http://www.arterion.se/), τώρα κάνει μελέτες σε ζώα. (Gatenholm έχει ξεκινήσει τρεις εταιρείες με βάση την έρευνα του Πανεπιστημίου Chalmers.)

«Τώρα είμαι έτοιμος να δούμε τι επιπλέον καλό π.Χ. μπορεί να κάνει", δήλωσε ο Gatenholm, ο οποίος εντάχθηκε Virginia Tech πέρυσι ως καθηγητής της επιστήμης των υλικών και της μηχανικής, θυγατρική του Virginia Tech Center για Healing Βιοϋλικών και το συμπλήρωμα μέλος του διδακτικού προσωπικού με το Wake Forest University Institute for Αναγεννητικής Ιατρικής.

Ένας στόχος είναι η δημιουργία του χόνδρου, συγκεκριμένα, τη δημιουργία ικριώματα που θα καταληφθεί από χονδροκύτταρα - τα κύτταρα που παράγουν χόνδρο. "Θα οικοδομήσουμε μια πορώδη ικρίωμα σε σχήμα μια μύτη ή ένα αυτί ως δομή για το χονδροκύτταρα να προχωρήσουμε σε - στο σώμα, όχι σε βιοαντιδραστήρα. Η BC ικρίωμα θα είναι μέρος της διαδικασίας επούλωσης. "

Μια άλλη μεγάλη ιατρική ανάγκη είναι ένας τρόπος για να αντικαταστήσουν μεγάλα ελλείμματα των οστών, όπως ένα κομμάτι του κρανίου, έτσι οι άνθρωποι δεν θα πρέπει να έχουν μεταλλικά εμφυτεύματα. Gatenholm προτείνει τη δημιουργία ενός π.Χ. ικρίωμα που ενσωματώνει υδροξυαπατίτη, ορυκτών που περιέχουν ασβέστιο και φώσφορο, που είναι η βάση των οστών. «Μπορούμε να δημιουργήσουμε ένα υλικό που επιτρέπει την επούλωση των οστών για να λάβει χώρα - ή ακόμα και να διεγείρει."

Τα σχήματα που απαιτείται μπορούν να δημιουργηθούν χρησιμοποιώντας π.Χ. με το πορώδες που θα επιτρέψει τη φυσική κύτταρα να αναπτυχθούν, αλλά η πρόκληση ήταν η έλλειψη ελέγχου των μηχανικών ιδιοτήτων - η ακαμψία που απαιτείται για χόνδρων και οστών σκαλωσιές.

Η λύση που παρουσιάστηκε όταν Gatenholm met Davalos, βοηθός καθηγητής της μηχανικής επιστήμης και της μηχανικής, των οποίων η έρευνα περιλαμβάνει μηχανική κυττάρων, μικρορευστομηχανικών, και η χρήση του ηλεκτρικού ρεύματος για τη δημιουργία προσωρινών πόρους στο κυτταρικό τοίχωμα και μόνιμα τους πόρους που θα έχει ως αποτέλεσμα το θάνατο των κυττάρων. Κατά τη διαδικασία αυτής της έρευνας, Davalos ανακάλυψαν ότι μπορούσαν να ελέγξουν τα βακτηρίδια κίνηση χρησιμοποιώντας ηλεκτρικά πεδία.

Στο έργο εργασία υποστηρίζεται από το Virginia Tech Ινστιτούτο Κρίσιμη Τεχνολογίας και Εφαρμοσμένων Επιστημών, Gatenholm και Davalos εφαρμοστεί αυτή την ικανότητα ελέγχου της κυτταρίνης που παράγουν τα βακτήρια και σύντομα τα είχε μετακινούνται εμπρός και πίσω, σαν νανοκλίμακα αργαλειό, τη συναρμολόγηση στρώματα κυτταρίνη σε έθιμο των τριών διαστάσεων αρχιτεκτονικές. «Τώρα μπορούμε να μηχανικός της μηχανικές ιδιότητες που απαιτούνται για την υποστήριξη μικρο-κλίμακα ροή ρευστού και το περιβάλλον για τα κύτταρα-στόχους - χονδροκύτταρα, για παράδειγμα - να επισυνάπτουν και να αναπτυχθούν. Η ευθυγράμμιση nanofibril όπως το φυσικό ιστό κολλαγόνου θα βελτιώσει σημαντικά την αντοχή και ακαμψία των ικριωμάτων », δήλωσε ο Gatenholm.

Virginia Tech πνευματική ιδιοκτησία Inc (www.vtip.org) έχει υποβάλει αίτηση για δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για Gatenholm και Davalos "dielectrophorectic microweaving" τεχνολογία, η οποία θα εισαχθεί στο Mid-Atlantic βιτρίνα καινοτομίας στις Παρασκευή 14 Νοεμβρίου, στο ξενοδοχείο Hilton McLean Tysons Corner.

Μια νέα εταιρεία, BCGenesis (www.bcgenesis.org/) έχει καθιερωθεί στο Blacksburg, Va να παρέχει βιοσυμβατά υλικά για την επούλωση των μαλακών ή σκληρών συνδετικού ιστού, όπως οστικά μοσχεύματα και αντικατάσταση cartlilage και άλλες εφαρμογές ορθοπεδικά. Erik Gatenholm της Blacksburg θα είναι ο Διευθύνων Σύμβουλος.

Μάθετε περισσότερα για την έρευνα Paul Gatenholm εδώ: http://www.sbes.vt.edu/people/faculty/primary/gatenholm.html

Last Update: 6. October 2011 23:00

Tell Us What You Think

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

Leave your feedback
Submit