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Posted in | Nanofluidics

Bactéries mise au travail comme tisserands minuscules des biomatériaux nanométriques

Published on November 11, 2008 at 11:45 AM

Deux Virginia Tech ingénieurs ont mis des bactéries à travailler comme tisserands minuscules de biomatériaux et les implants médicaux. Paul Gatenholm et Rafael Davalos, membres du corps professoral avec le Wake Tech en Virginie Forêt University School of Biomedical Engineering, ont développé une nouvelle technologie pour contrôler le mouvement des bactéries qui produisent de la cellulose. L'utilisation de la cellulose bactérienne (C.-B.) pour les biomatériaux a été limitée en raison de ses propriétés mécaniques ne peuvent pas être contrôlés au-delà des couches minces et flexibles. L'invention permet un contrôle précis des tisserands minuscules de sorte qu'ils peuvent être guidés vers des formes qui soutiendront la croissance du cartilage et des tissus osseux et d'autres biomatériaux complexes, selon Gatenholm.

FESEM images de cellules xylinum Acetobacter intégré dans la production de nanofibres de cellulose et de.

Tout comme les papillons et les araignées produisent des fibres, donc ne les bactéries Acetobacter xylinum. Il ya cinq ans, Gatenholm, puis à la Chalmers University of Technology en Suède, se demandait si il pouvait contrôler la production de cellulose bactérienne et si le matériel était biocompatible.

Il a découvert que la bactérie serait de créer des couches de fibres pour s'adapter à un modèle. «Le matériel est beaucoup comme le collagène,« le tissu conjonctif naturelle produite par le corps, dit-il. Il a ensuite placé un timbre-poste de taille morceau de matériau BC sous la peau d'un rat et a été heureux de voir qu'il n'y avait aucune infection et pas de rejet. «Il y avait une intégration très agréable», a déclaré Gatenholm.

«Parce que la Colombie-Britannique est d'environ 99 pour cent d'eau, il est souple et flexible", at-il dit. "Le seul inconvénient était les cellules ne pouvait pas passer à travers car il n'était pas poreux. Nous avons donc placé les particules de cire sur les échafaudages et les bactéries filé autour d'eux, alors nous fondre la cire sur. "

Pour répondre au besoin de la communauté médicale pour les petits vaisseaux sanguins, l'équipe Gatenholm à Chalmers avait les bactéries produisent des tubes. En 2006, les scientifiques ont développé un procédé pour créer des tubes de n'importe quelle taille ou forme. Le gouvernement suédois a fourni des fonds pour l'échelle et Gatenholm et ses collègues ont commencé une entreprise de produire des vaisseaux sanguins. Arterion (http://www.arterion.se/), est en train de faire des études animales. (Gatenholm a lancé trois entreprises sur la base de ses recherches à l'Université Chalmers.)

«Maintenant, je suis prêt à regarder ce que d'autres bonnes BC peut faire», a déclaré Gatenholm, qui a rejoint Virginia Tech l'année dernière comme professeur de science des matériaux et ingénierie, filiale du Centre de Virginia Tech pour la guérison des biomatériaux, et un membre auxiliaire du corps professoral avec des l'Université Wake Forest Institute for Regenerative.

Un des objectifs est la création de cartilage spécifiquement, la création d'échafaudages qui serait occupée par les chondrocytes - les cellules qui produisent du cartilage. "Nous souhaitons construire un échafaudage poreux sous la forme d'un nez ou une oreille comme une structure pour les chondrocytes se déplacer en - dans le corps, non pas dans un bioréacteur. L'échafaud BC ferait partie du processus de guérison. "

Une autre grande besoin médical non satisfait est un moyen de remplacer les déficits grand os, comme un morceau de crâne, afin que les gens n'auront pas d'avoir des implants métalliques. Gatenholm propose la création d'un échafaudage en Colombie-Britannique qui intègre hydroxyapatite de calcium minéral, contenant et le phosphore qui est la base de l'os. "Nous pouvons créer un matériau qui permet au processus de cicatrisation osseuse à prendre place - ou même la stimule."

Les formes nécessaires peuvent être créés en utilisant la Colombie-Britannique avec la porosité qui va permettre aux cellules naturelles de croître, mais le défi a été le manque de contrôle des propriétés mécaniques - la rigidité nécessaire pour le cartilage et l'os échafaudages.

La solution s'est présentée lorsque Gatenholm rencontré Davalos, professeur assistant d'ingénierie scientifique et mécanique, dont les recherches comprend la mécanique des cellules, la microfluidique, ainsi que l'utilisation d'un courant électrique pour créer des pores temporaires dans la paroi cellulaire et les pores permanente qui aboutira à la mort cellulaire. Dans le processus de cette recherche, Davalos a découvert qu'il pouvait contrôler le mouvement des bactéries en utilisant des champs électriques.

Last Update: 21. October 2011 01:11

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