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

Menempatkan Bakteri untuk Bekerja sebagai Weavers Tiny Biomaterial Nanoscale

Published on November 11, 2008 at 11:45 AM

Dua Virginia Tech insinyur telah menempatkan bakteri untuk bekerja sebagai penenun kecil biomaterial dan implan medis. Paulus Gatenholm dan Rafael Davalos, anggota fakultas dengan Virginia Tech School Wake Forest University of Biomedical Engineering, telah mengembangkan teknologi baru untuk mengendalikan gerak bakteri yang menghasilkan selulosa. Penggunaan selulosa bakteri (SM) untuk biomaterial telah dibatasi karena sifat mekanik tidak dapat dikendalikan di luar tipis, lapisan fleksibel. Penemuan ini akan memungkinkan kontrol yang tepat dari penenun kecil sehingga mereka dapat dibimbing untuk bentuk-bentuk yang akan mendukung pertumbuhan tulang tulang rawan dan jaringan dan biomaterial kompleks lainnya, menurut Gatenholm.

Gambar FESEM sel Acetobacter xylinum tertanam dalam dan memproduksi nanofibers selulosa.

Sama seperti kupu-kupu dan laba-laba menghasilkan serat, jadi jangan bakteri Acetobacter xylinum. Sekitar lima tahun yang lalu, Gatenholm, kemudian di Chalmers University of Technology di Swedia, bertanya-tanya apakah ia bisa mengendalikan produksi selulosa bakteri dan jika bahan tersebut biokompatibel.

Ia menemukan bahwa bakteri akan menciptakan lapisan serat agar sesuai template. "Materi yang banyak seperti kolagen," jaringan ikat alami yang diproduksi oleh tubuh, katanya. Dia kemudian menempatkan perangko berukuran sepotong bahan SM di bawah kulit pada tikus dan senang melihat bahwa tidak ada infeksi dan tidak ada penolakan. "Ada integrasi yang sangat bagus," kata Gatenholm.

"Karena BC adalah sekitar 99 persen air, itu adalah lembut dan fleksibel," katanya. "Kerugian hanya sel-sel tidak bisa melewati karena tidak berpori. Jadi kita ditempatkan partikel lilin pada perancah dan bakteri berputar di sekitar mereka, maka kita lilin meleleh keluar. "

Untuk mengatasi kebutuhan masyarakat medis untuk pembuluh darah kecil, tim Gatenholm di Chalmers memiliki bakteri memproduksi tabung. Pada tahun 2006, para ilmuwan telah mengembangkan suatu proses untuk membuat tabung dari berbagai ukuran atau bentuk. Pemerintah Swedia menyediakan dana untuk skala dan Gatenholm dan rekan-rekannya memulai sebuah perusahaan untuk memproduksi pembuluh darah. Arterion (http://www.arterion.se/), kini melakukan studi hewan. (Gatenholm memiliki tiga perusahaan didasarkan pada penelitian di Chalmers University.)

"Sekarang aku siap untuk melihat apa SM baik tambahan bisa melakukannya," kata Gatenholm, yang bergabung Virginia Tech tahun lalu sebagai profesor ilmu dan teknik material, afiliasi dari Virginia Tech Pusat Biomaterial Penyembuhan, dan anggota fakultas tambahan dengan Wake Forest University Institute for Regenerative Medicine.

Salah satu tujuan adalah penciptaan tulang rawan-khusus, pembuatan perancah yang akan ditempati oleh kondrosit - sel yang menghasilkan tulang rawan. "Kami akan membangun perancah berpori dalam bentuk hidung atau telinga sebagai struktur untuk kondrosit untuk pindah ke - dalam tubuh, tidak dalam bioreaktor. SM perancah akan menjadi bagian dari proses penyembuhan. "

Lain kebutuhan medis besar yang belum terpenuhi adalah cara untuk menggantikan defisit tulang besar, seperti sepotong tengkorak, sehingga orang tidak akan harus memiliki implan logam. Gatenholm mengusulkan menciptakan perancah SM yang menggabungkan hidroksiapatit, kalsium dan mineral yang mengandung fosfor yang merupakan dasar tulang. "Kita bisa menciptakan bahan yang memungkinkan proses penyembuhan tulang terjadi - atau bahkan merangsang itu."

Bentuk yang dibutuhkan dapat dibuat dengan menggunakan SM dengan porositas yang akan memungkinkan sel-sel alami untuk tumbuh, namun tantangannya telah kurangnya kontrol dari sifat mekanik - kekakuan yang diperlukan untuk tulang rawan dan perancah tulang.

Solusi yang disajikan sendiri ketika Gatenholm bertemu Davalos, asisten profesor ilmu teknik dan mekanik, yang penelitiannya termasuk mekanika sel, mikrofluida, dan penggunaan arus listrik untuk membuat sementara pori-pori pada dinding sel dan pori-pori permanen yang akan mengakibatkan kematian sel. Dalam proses penelitian ini, Davalos menemukan bahwa ia bisa mengendalikan gerakan bakteri menggunakan medan listrik.

Dalam pekerjaan kerja didukung oleh Virginia Tech Institut Teknologi Kritis dan Sains Terapan, dan Davalos diterapkan Gatenholm kemampuan kontrol untuk memproduksi selulosa bakteri dan segera memiliki mereka bolak-balik, seperti alat tenun skala nano, perakitan lapisan selulosa menjadi kustom tiga- arsitektur dimensi. "Sekarang kita bisa insinyur sifat mekanik yang dibutuhkan untuk mendukung skala mikro aliran fluida dan lingkungan untuk sel target - kondrosit, misalnya - untuk dilampirkan dan tumbuh. Penyesuaian nanofibril seperti di jaringan kolagen alami akan sangat meningkatkan kekuatan dan kekakuan perancah, "kata Gatenholm.

Virginia Tech Inc Kekayaan Intelektual (www.vtip.org) telah mengajukan permohonan paten untuk Gatenholm dan "dielectrophorectic microweaving" Davalos 'teknologi, yang akan diperkenalkan di Pameran Inovasi Mid-Atlantik pada Jumat, November 14, di Hilton McLean Tysons Corner.

Sebuah perusahaan baru, BCGenesis (www.bcgenesis.org/) telah didirikan di Blacksburg, Va untuk menyediakan bahan biokompatibel untuk penyembuhan jaringan ikat lunak atau keras, seperti cangkok tulang dan penggantian cartlilage dan aplikasi ortopedi lainnya. Erik Gatenholm dari Blacksburg akan CEO.

Pelajari lebih lanjut tentang penelitian Paul Gatenholm di sini: http://www.sbes.vt.edu/people/faculty/primary/gatenholm.html

Last Update: 21. October 2011 01:05

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