Posted in | Nanofluidics

Bacteriën zetten om te werken als Tiny Weavers van Nanoscale Biomaterialen

Published on November 11, 2008 at 11:45 AM

Twee Virginia Tech -ingenieurs hebben bacteriën aan het werk als kleine wevers van biomaterialen en medische implantaten. Paul Gatenholm en Rafael Davalos, faculteit leden met de Virginia Tech Wake Forest University School of Biomedical Engineering, heeft een nieuwe technologie ontwikkeld voor het regelen van de beweging van bacteriën die cellulose produceren. Het gebruik van bacteriële cellulose (BC) voor biomaterialen is beperkt omdat de mechanische eigenschappen kunnen niet worden gecontroleerd dan dunne, flexibele lagen. De uitvinding zal maken een nauwkeurige controle van de kleine wevers, zodat ze kunnen worden geleid naar vormen die kraakbeen en botweefsel groei en andere complexe biomaterialen zal ondersteunen, aldus Gatenholm.

FESEM beelden van Acetobacter Xylinum cellen ingebed in en het produceren van cellulose nanovezels.

Net zoals vlinders en spinnen vezels te produceren, dus maak je Acetobacter xylinum bacteriën. Ongeveer vijf jaar geleden, Gatenholm, vervolgens aan Chalmers University of Technology in Zweden, vroeg zich af of hij de productie van bacteriële cellulose controle en als het materiaal is biocompatibel.

Hij ontdekte dat de bacterie zou vezellagen te creëren om een ​​sjabloon te passen. "Het materiaal is net zoals collageen," de natuurlijke bindweefsel geproduceerd door het lichaam, zei hij. Hij plaatste toen een postzegel-en kleinbedrijf stuk BC materiaal onder de huid in een rat en was blij te zien dat er geen infectie en geen afwijzing. "Er was heel leuk integratie", zei Gatenholm.

"Omdat BC is ongeveer 99 procent uit water, het is zacht en flexibel," zei hij. "Het enige nadeel was cellen kunnen niet door omdat het niet poreus. Dus we wasdeeltjes geplaatst op de steigers en de bacteriën draaide om hen heen, dan hebben we de was gesmolten uit. "

Het adres van de medische gemeenschap behoefte aan kleine bloedvaten, Gatenholm het team van Chalmers had de bacteriën produceren buizen. In 2006 was de wetenschappers een proces ontwikkeld voor het maken van buizen van elke grootte of vorm. De Zweedse regering financiële steun verstrekt voor opschaling en Gatenholm en zijn collega's begonnen met een bedrijf om de bloedvaten te produceren. Arterion (http://www.arterion.se/), nu doet dierproeven. (Gatenholm is gestart met drie bedrijven op basis van zijn onderzoek aan de Chalmers University.)

"Nu ben ik klaar om te kijken naar wat extra goed voor Christus kan doen", zei Gatenholm, die zich bij Virginia Tech vorig jaar als hoogleraar Materials Science and Engineering, dochteronderneming van de Virginia Tech Center for Healing Biomaterialen, en een adjunct lid van de faculteit met de Wake Forest University Instituut voor Regeneratieve Geneeskunde.

Een doel is het creëren van kraakbeen-specifiek, het creëren van steigers die zouden worden bezet door chondrocyten - de cellen die kraakbeen produceren. "We zouden bouwen een poreus steiger in de vorm van een neus of een oor als een structuur voor de chondrocyten te gaan naar - in het lichaam, niet in een bioreactor. De BC steiger zou een deel van het genezingsproces. "

Een andere grote onbeantwoorde medische behoefte is een manier om groot bot tekorten, zoals een stuk van de schedel te vervangen, zodat mensen niet hoeven te metalen implantaten hebben. Gatenholm stelt voor het creëren van een BC steiger dat hydroxyapatiet, mineralen met calcium en fosfor, dat is de basis van het bot bevat. "We kunnen een materiaal waarmee het bot genezingsproces plaatsvinden - of zelfs stimuleert."

De benodigde vormen kunnen worden gemaakt met BC met de porositeit die het mogelijk maken de natuurlijke cellen om te groeien, maar de uitdaging is het gebrek aan controle van de mechanische eigenschappen - de stijfheid die nodig zijn voor kraakbeen en bot steigers.

De oplossing diende zich toen Gatenholm ontmoette Davalos, assistent-professor van de technische wetenschappen en de mechanica, die onderzoek omvat cel mechanica, microfluidics, en het gebruik van een elektrische stroom om tijdelijke poriën in de celwand en permanente poriën die zal resulteren in celdood. In het proces van dit onderzoek, Davalos ontdekte dat hij kon bacteriën beweging met behulp van elektrische velden te controleren.

Last Update: 13. October 2011 01:23

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