Gesichts- Rekonstruktion könnte bald verwenden " Formwandler " Material

Verletzungen , Geburtsfehler (wie zB Gaumenspalten ) oder eine Operation , um ein Entfernen Tumor können Lücken in Knochen, die zu groß, um natürlich zu heilen sind zu schaffen. Und wenn sie in den Kopf , das Gesicht oder Kiefer auftreten , diese Knochendefekten kann drastisch das Aussehen einer Person zu verändern. Forscher berichteten , dass sie eine "self- Montage " Material, das mit warmem Salzwasser erweitert genau Auffüllen von Knochendefekten und fungiert als Gerüst für neues Knochenwachstum entwickelt .


Ein neues Material , die Form bei Erwärmung ändert könnte helfen, zu heilen Knochenläsionen von Verletzungen, Tumorentfernung oder Geburtsfehler, wie Gaumenspalten verursacht . ( Der weiße Balken hat 1 cm oder weniger als einen halben Zoll lang. )
Bildnachweis: Melissa Grunlan , Ph.D.

Das Team beschriebenen ihrem Ansatz an der 248. National Meeting

Derzeit ist die am häufigsten verwendete Methode zur Füllung von Knochendefekten im Kopf, Gesicht oder Kiefer ( als Kiefer- und Gesichtsbereichbekannt) ist Autotransplantation . Das ist ein Prozess, in dem Chirurgen Ernte Knochen aus anderen Teilen des Körpers , wie zum Beispiel den Hüftknochen , und dann versuchen , sie zu gestalten , um den Knochendefekt passen.

"Das Problem ist , dass die Autograft ist ein steifes Material , das sehr schwierig, in diese unregelmäßigen Mängel zu gestalten ", sagt Melissa Grunlan , Ph.D., Leiter der Studie . Auch die Ernte für die autologe Knochen können selbst erstellen Komplikationen an der Stelle, wo der Knochen aufgenommen wurde.

Ein weiterer Ansatz ist , um Knochen Kitt oder Zement zu verwenden, um Lücken zu schließen . Jedoch sind diese Materialien nicht ideal. Sie werden sehr spröde , wenn sie verhärten, und sie fehlt Poren oder kleine Löcher , die es ermöglicht, neue Knochenzellen sich zu bewegen und den Wiederaufbau der beschädigten Gewebes .

Um ein besseres Material , Grunlan und ihre Kollegen an der Texas A entwickeln

SMPs sind Materialien, deren Geometrie sich in Reaktion auf Wärme . Die Experten porösen SMP Schaum durch Verknüpfen Molekülen von Poly ( ε - caprolacton), einem elastischen , biologisch abbaubare Substanz, die bereits in einigen medizinischen Implantaten verwendet wird. Das resultierende Material ähnelte einem harten Schwamm, mit vielen miteinander verbundenen Poren , damit Knochenzellen in migrieren und zu wachsen.

Beim Erhitzen auf 140 Grad Celsius , wird die SMP sehr weich und formbar . So, während der Operation , um einen Knochendefekt zu reparieren, ein Chirurg könnte die SMP zu diesem Temperatur erwärmen und füllen Sie den Defekt mit dem erweichten Materials . Dann, als das SMP auf Körpertemperatur abgekühlt (98,6 Grad Celsius ) , wäre es seiner ehemaligen steife Textur wieder aufzunehmen und "Schloss" in Position.

Die Forscher stellten auch überzogen die SMP mit polydopamine , eine klebrige Substanz, sperren das Polymer in Ort durch Induktion Bildung einer Mineral, das in Knochen gefunden wird, hilft . Es kann auch helfen Osteoblasten, die Zellen, die Knochen erzeugen , zu haften und durch das Polymer zu verbreiten. Der SMP ist biologisch abbaubar, so dass schließlich das Gerüst verschwindet , so dass nur neue Knochengewebe hinter .

Um zu testen, ob die SMP Gerüst könnte Knochenzellwachstumzu unterstützen, ausgesät die Forscher das Polymer mit humanen Osteoblasten . Nach drei Tagen waren die polydopamine beschichteten SMPs etwa fünfmal mehr Osteoblasten als ohne Beschichtung gezüchtet. Ferner erzeugt die Osteoblasten mehrere der zwei Proteine ​​, Runx2 und Osteopontin, die kritisch für die Bildung neuen Knochens sind .

Grunlan sagt, dass der nächste Schritt wird es sein, die SMP- Fähigkeit, Mund-, Kiefer- und Gesichtsknochendefektenin Tieren heilen zu testen. " Die Arbeit, die wir in vitro getan haben, ist sehr ermutigend ", sagt sie . "Jetzt möchten wir diese in die präklinische und hoffentlich klinischen Studien zu bewegen. "

Titel

" Self- Montage " Formgedächtnispolymer (SMP) Gerüst mit Potenzial, Kiefer- und Gesichts (CMF) Knochendefekte zu behandeln

AbstractImprovements in Gerüstdesignsind erforderlich, um das Potenzial des Tissue Engineering , kritische große Kiefer- und Gesichts (CMF) Knochendefekte heilen zu realisieren. Insbesondere Gerüste , die exakt den unregelmäßigen Grenzen von Knochendefekten mithalten können und weisen ein untereinander verbundenes Porenmorphologie und Bioaktivität würde Geweberegeneration zu verbessern. In dieser Arbeit wurde ein Formgedächtnispolymer (SMP) Gerüst entwickelt ausstellenden eine offenporige Struktur und die Fähigkeit, konform "self- fit" in unregelmäßigen Mängel . Die SMP -Gerüst wurde durch Photovernetzung von Poly ( ε - caprolacton) (PCL ) diacrylat mit einem Lösungsmittelgießen / Partikel Laugung ( SCPL ) Verfahren, das ein Schmelzsalz- Vorlage enthalten , hergestellt . Bioaktives polydopamine Beschichtung wurde auf den Porenwänden aufgebracht . Bei Eintrag in Kochsalzlösung bei T> Ttrans ( Ttrans = Tm von PCL) erwärmen , wurde das Gerüst formbar und könnten in einem unregelmäßigen Modell Defekt gedrückt werden. Das anschließende Abkühlen verursacht das Gerüst in seiner temporären Form innerhalb des Defekts zu sperren. Polydopamine beschichteten Gerüsten überlegene biologische Aktivität (dh die Bildung von Hydroxyapatit in vitro), Osteoblasten- Adhäsion, Proliferation , osteogenen Genexpression und ECM Ablagerung .