Leg Implantate gegen Infektions Sealed Mit Nanomodifizierte Surfaces

In den letzten Jahren haben Forscher arbeiteten , um beweglicher , funktionale Prothesen für die Soldaten der Rückkehr aus Schlachtfeldern in Afghanistan oder im Irak mit fehlenden Armen oder Beinen zu entwickeln. Aber auch neue Prothesen haben Mühe, Bakterien in den Körper durch den Raum, in dem das Gerät implantiert wurde .

"Sie müssen zu schließen ( die Fläche ) , wo die Bakterien in den Körper gelangen würde , und das ist , wo die Haut ", sagte Thomas Webster , Associate Professor für Engineering und Orthopädie an der Brown University .

Webster und ein Team von Forschern an der Brown kann für die richtige Formel gekommen sind, um bakterielle Migranten abzuschrecken. Die Gruppe berichtet über zwei Wege, auf denen er die Oberfläche des Titan- Beinimplantatemodifizierte Hautzellwachstumzu fördern , wodurch eine natürliche HautschichtAnlegen und Abdichten des Spalts , wo das Gerät in den Körper implantiert. Die Forscher auch eine Molekülkette , um Haut wachsenden Proteine ​​auf das Implantat zu streuen Haut Wachstum beschleunigen erstellt.

Die Ergebnisse werden in der veröffentlichten Journal of Biomedical Materials Research A.

Die Forscher , darunter Melanie Zile , ein Boston University Student, der in Webster Labor als Teil Browns Undergraduate Lehre und Forschung Awards -Programm gearbeitet, und Sabrina Puckett , die ihre Engineering- Promotion im Mai letzten Jahres verdient , erstellt zwei verschiedene Oberflächen im Nanobereich , Abmessungen von weniger als ein Milliardstel eines Meters.

Im ersten Ansatz , feuerte die Wissenschaftler einen Elektronenstrahl von Titan-Beschichtung an der Widerlager ( das Stück des Implantats , die in den Knochen eingesetzt wird ) , eine Landschaft von 20 -Nanometer- Hügel . Diese Hügel nachahmen die Konturen der natürlichen Haut und Trick Hautzellen in der Kolonisierung der Oberfläche und wachsende zusätzliche Keratinozyten oder Hautzellen.

Webster wusste, wie eine Oberfläche , auf der Nanoskala aufgeraut , arbeitete für nachwachsende Knochen und Knorpelzellen , aber er sich nicht sicher , ob es sich bei wachsenden Hautzellen erfolgreich sein würde. Dies kann das erste Mal, dass ein Nanooberflächen erstellt auf diese Weise auf Titan hat sich gezeigt, Hautzellen zu gewinnen.

Der zweite Ansatz , die so genannte Eloxierung , beteiligt Eintauchen der Anschlag in Fluorwasserstoffsäure und die ihm einen Ruck von Strom . Dies bewirkt, dass die Titanatome an der Anlageoberfläche, über huschen und regather als hohle , röhrenförmige Strukturen senkrecht von der Widerlageroberflächesteigt. Wie bei den nanomounds , Hautzellen schnell besiedeln die Nanoröhrenoberfläche.

In Labor (in vitro) Tests , berichten die Forscher fast eine Verdoppelung der Hautzelldichteauf der Implantatoberfläche ; innerhalb von fünf Tagen , die Keratinozyten- Dichte erreichte den Punkt, an dem eine undurchlässige Hautschicht Überbrückung der Widerlager und der Körper geschaffen worden war .

" Sie haben auf jeden Fall eine komplette Schicht der Haut ", sagte Webster . "Es gibt keine Lücke für die Bakterien zu durchlaufen mehr . "

Zur weiteren Förderung der Haut Zellwachstum um das Implantat herum , sah Webster Team zu FGF-2 , einem Protein, das durch die Haut ausgeschieden , um andere Hautzellen wachsen. Einfach slathering das Abutment mit dem Proteine ​​nicht funktioniert, wie FGF-2 verliert ihre Wirkung, wenn sie durch den Titan absorbiert. So kam der Forscher mit einem synthetischen, molekularen Kette an FGF-2 auf der Titanoberfläche zu binden , und gleichzeitig Hautzellwachstumsfähigkeitdes Proteins . Es überrascht nicht, zeigte in -vitro-Tests die größte Dichte der Hautzellen auf Anlageflächen mit den nanomodifizierten Oberflächen und mit FGF-2 geschnürt . Darüber hinaus sind die nanomodifizierten Oberflächen zu schaffen mehr Oberfläche für die FGF-2 -Proteine ​​, als es auf traditionelle Implantate zur Verfügung.

Der nächste Schritt ist die in vivo-Studien durchzuführen; wenn sie erfolgreich sind, könnten Studien am Menschen zu beginnen, obwohl Webster sagte, das könnte Jahre entfernt.

Das US Department of Veterans Affairs und der US National Science Foundation finanziert die Forschung.

Quelle:
Richard Lewis
Brown University