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Posted in | Nanofluidics

Pondo as Bactérias Para Trabalhar como Tecelões Minúsculos de Matérias Biológicos de Nanoscale

Published on November 11, 2008 at 11:45 AM

Dois coordenadores da Tecnologia de Virgínia puseram as bactérias para trabalhar como tecelões minúsculos dos matérias biológicos e de implantes médicos. Paul Gatenholm e Rafael Davalos, membros da faculdade com a Tecnologia de Virgínia Acordam a Escola da Universidade da Floresta da Engenharia Biomedicável, desenvolveram uma nova tecnologia para controlar o movimento das bactérias que produzem a celulose. O uso da celulose bacteriana (BC) para matérias biológicos foi limitado porque suas propriedades mecânicas não podem ser controladas além das camadas finas, flexíveis. A invenção permitirá o controle preciso dos tecelões minúsculos de modo que possam ser guiados às formas que apoiarão o crescimento do tecido da cartilagem e do osso e outros matérias biológicos complexos, de acordo com Gatenholm.

Imagens de FESEM das pilhas de Xylinum do Acetobacter encaixadas dentro e produzindo nanofibers da celulose.

Apenas como as borboletas e as aranhas produzem fibras, faça assim as bactérias do xylinum do Acetobacter. Aproximadamente cinco anos há, Gatenholm, então na Universidade Tecnológica de Chalmers na Suécia, quis saber se poderia controlar a produção de celulose bacteriana e se o material era biocompatible.

Descobriu que as bactérias criariam camadas da fibra para caber um molde. “O material é bem como o colagénio,” o tecido conjuntivo natural produzido pelo corpo, disse. Colocou então uma parte selo-feita sob medida porte postal BC de material sob a pele em um rato e foi satisfeito ver que não havia nenhuma infecção e nenhuma rejeção. “Havia uma integração muito agradável,” disse Gatenholm.

“Porque é BC aproximadamente 99 por cento de água, é macio e flexível,” disse. “A única desvantagem era pilhas não poderia passar completamente porque não era porosa. Assim nós colocamos partículas da cera nos andaimes e as bactérias giraram-nos ao redor, a seguir nós derretemos a cera para fora.”

Para endereçar a necessidade de comunidade médica para vasos sanguíneos pequenos, a equipe de Gatenholm em Chalmers teve as câmaras de ar do produto das bactérias. Em 2006, os cientistas tinham desenvolvido um processo para criar as câmaras de ar de todo o tamanho ou forma. O governo Sueco forneceu o financiamento para escala acima e Gatenholm e seus colegas enfiaram uma empresa produzir vasos sanguíneos. Arterion (http://www.arterion.se/), está fazendo agora os estudos animais. (Gatenholm enfiou três empresas baseadas em sua pesquisa na Universidade de Chalmers.)

“Agora Eu devo pronto olhar que bom adicional BC pode fazer,” disse Gatenholm, que se juntou à Tecnologia de Virgínia no ano passado como o professor da ciência e da engenharia de materiais, a filial do Centro da Tecnologia de Virgínia para Matérias Biológicos Curas, e um membro da faculdade da adjunção com o Instituto de Universidade da Floresta da Vigília para a Medicina Regenerativa.

Um objetivo é a criação da cartilagem - especificamente, a criação dos andaimes que seriam ocupados por chondrocytes - as pilhas que produzem a cartilagem. “Nós construiríamos um andaime poroso na forma de um nariz ou de uma orelha como uma estrutura para que os chondrocytes movam-se em - no corpo, não em um bioreactor. BC o andaime seria parte do processo de cicatrização.”

Uma Outra grande necessidade médica não satisfeita é uma maneira de substituir grandes deficits do osso, tais como uma parte de crânio, assim que os povos não terão que ter implantes do metal. Gatenholm propor criar BC um andaime que incorpore o hydroxyapatite, o cálcio de contenção e fosforoso minerais que é a base do osso. “Nós podemos criar um material que permita que o processo de cicatrização do osso ocorra - ou mesmo estimulamo-lo.”

As formas necessários podem ser utilização criada BC com a porosidade que permitirá que as pilhas naturais cresçam, mas o desafio foi a falta de controle de propriedades mecânicas - a rigidez exigida para andaimes da cartilagem e do osso.

A solução apresentou-se quando Gatenholm encontrou Davalos, professor adjunto da ciência de engenharia e os mecânicos, cuja a pesquisa inclui mecânicos da pilha, microfluidics, e o uso de uma corrente elétrica criar os poros provisórios na parede de pilha e os poros permanentes que conduzirão à morte celular. Em processo desta pesquisa, Davalos descobriu que poderia controlar o movimento das bactérias usando campos elétricos.

No trabalho do trabalho é apoiado pelo Instituto da Tecnologia de Virgínia para a Tecnologia Crítica e a Ciência Aplicada, Gatenholm e Davalos aplicaram esta capacidade do controle à celulose produzindo as bactérias e tiveram-nas logo shuttling para a frente e para trás, como um tear do nanoscale, montando camadas da celulose em arquiteturas tridimensionais feitas sob encomenda. “Agora nós podemos projectar as propriedades mecânicas necessários para apoiar o fluxo fluido da micro-escala e o ambiente para as pilhas de alvo - chondrocytes, por exemplo - para anexar e crescer. O alinhamento do nanofibril como no tecido natural do colagénio melhorará extremamente a força e rigidez dos andaimes,” disse Gatenholm.

Virgínia Propriedades Intelectuais Tecnologia Inc. (www.vtip.org) aplicou-se para uma patente para a tecnologia “microweaving” dielectrophorectic de Gatenholm e Davalos de Meio-Atlântico', que será introduzida na Mostra da Inovação sexta-feira 14 de novembro, no Canto de Hilton McLean Tysons.

Uma empresa nova, BCGenesis (www.bcgenesis.org/) foi estabelecido em Blacksburg, Va. para fornecer o material biocompatible para curar o tecido conjuntivo macio ou duro, tal como enxertos do osso e substituição do cartlilage e outras aplicações ortopédicas. Erik Gatenholm de Blacksburg será o CEO.

Aprenda mais sobre a pesquisa de Paul Gatenholm aqui: http://www.sbes.vt.edu/people/faculty/primary/gatenholm.html

Last Update: 14. January 2012 14:06

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