Festlegen, wie lange " verschwinden " Hydrogele bei Reparaturstelle bleiben hilft Gewebeheilung

Wenn Stammzellen verwendet werden, um Knochengewebe zu regenerieren , viele landen die Migration weg von der Reparaturstelle , die den Heilungsprozess stört . Aber eine Technik, die von einer Universität von Rochester Forschungsteam beschäftigt hält die Stammzellen vorhanden, was zu einer schnelleren und besseren Geweberegeneration. Der Schlüssel , wie es in einem Papier in Acta Biomaterialia veröffentlicht erläutert, Ummantelung der Stammzellen in Polymere, die Wasser anziehen und verschwinden, wenn die Arbeit getan ist.

Die Technik ist ähnlich zu dem, was bereits für die anderen Arten von Gewebe, einschließlich Knorpel zu reparieren, aber niemals auf die Knochen versucht worden.

"Unser Erfolg öffnet die Tür für viele - und komplizierter - Arten von Knochenreparatur ", sagte Assistant Professor für Biomedizinische Technik Danielle Benoit . "Zum Beispiel, wir sollten jetzt in der Lage, Reparaturen in der Knochenhaut zu lokalisieren . - Oder äußeren Membran von Knochenmaterial "

Die von Benoit und ihre Teams verwendeten Polymere sind Hydrogele bezeichnet, weil sie Wasser , die notwendig ist , um die Stammzellen am Leben zu halten halten . Die Hydrogele , die die natürlichen Gewebe des Körpers zu imitieren , sind speziell auf eine zusätzliche Funktion , die entscheidend für den Reparaturvorgang ist haben ; sie abgebaut und verschwinden , bevor der Körper interpretiert sie als Fremdkörper und beginnt eine Abwehrreaktion , die den Heilungsprozess beeinträchtigen könnten .


Dies ist eine Darstellung des Hydrogelpolymeren ( Geraden ) Einfangen Stammzellen ( hellfarbige Abbildungen) und Wasser ( blau).
Bildnachweis: Grafik von Michael Osadciw / University of Rochester .

Da Stammzellen haben die einzigartige Fähigkeit , sich in viele verschiedene Zelltypen zu entwickeln , sind sie ein wichtiger Teil des Mechanismus für die Reparatur von Körpergewebe . Gegenwärtig werden unverfälschte therapeutischen Stammzellen in dem Knochengewebe , das repariert werden muß injiziert. Benoit geglaubt Hydrogele könnten die Stammzellen , um den Job zu initiieren Reparaturen fertig sind, dann vor ihrem overstaying willkommen zu verlassen.

Das Forscherteam untersuchte die Hypothese durch die Transplantation von Zellen auf der Oberfläche der Maus Knochentransplantate und die Untersuchung der Zellverhalten sowohl in vivo - im Inneren des Tieres - und in vitro - außerhalb des Körpers. Sie begannen , indem alle lebenden Zellen aus Spenderknochenfragmente, so dass die Geweberegeneration konnte nur durch den Stammzellen durchgeführt werden.

Um den Fortschritt der Forschung zu verfolgen , wurden die Stammzellen gentechnisch verändert, um Gene, die off geben Fluoreszenzsignale umfassen . Das Knochenmaterial wird dann mit den Hydrogelen , die die fluoreszierend markierten Stammzellen enthielt beschichtet und in den Defekt des beschädigten Maus Knochen implantiert . Zu diesem Zeitpunkt begannen die Forscher die Überwachung der Reparaturvorgang mit Längs Fluoreszenz zu bestimmen, ob es würde ein nennenswerter Verlust von Stammzellen in den in vivo -Proben , wie im Vergleich zur statischen , in vitro -Umgebungen. Sie fanden heraus, daß es keinen meßbaren Unterschied zwischen den Konzentrationen von Stammzellen in den verschiedenen Proben , trotz der Tatsache , dass die in vivo Probe war ein Teil einer dynamischen Umgebung - die Enzyme und den Blutfluss enthalten - macht es einfacher für die Stammzellen wandern weg von der Zielstelle . Das bedeutet, dass praktisch alle Stammzellen blieben an Ort und Stelle , um ihre Arbeit bei der Erzeugung von neuem Knochengewebe zu vervollständigen.

" Einige Arten von Gewebereparatur benötigen mehr Zeit , um zu heilen als andere ", sagte Benoit . "Was wir brauchten, war ein Weg, um zu kontrollieren , wie lange die Hydrogele blieb an der Stelle . "

Benoit und ihr Team konnten sich die Zeit, die für die Hydrogele auf , indem Sie Gruppen von Atomen lösen nahm manipulieren - genannt abbaubaren Gruppen - innerhalb der Polymermoleküle . Durch die Einführung von verschiedenen abbaubaren Gruppen an die Polymerketten , konnten die Forscher zu ändern , wie lange es für die Hydrogele zu degradieren nahm .

Benoit glaubt abbaubare Hydrogele zeigen Versprechen in vielen Forschungsbereichen. Beispielsweise kann es möglich sein, die Geweberegeneration nach der Einleitung Herzinfarkt ohne einen Patienten unterziehen schwierig , invasive Chirurgie , aber viel zusätzliche Forschung erforderlich ist.