Rice University Bio-Ingenieure haben ein Hydrogel , das sofort dreht sich von Flüssigkeit aus der Nähe der Körpertemperatur halbfest erstellt - und dann abgebaut genau im richtigen Tempo.
Das Gel zeigt Potenzial als biologisches Gerüst um das Nachwachsen von Knochen und andere dreidimensionale Gewebe in dem Körper eines Patienten unter Verwendung der eigenen Zellen des Patienten , um den Prozess Samen unterstützt .
Das Hydrogel in dem Labor von Reis bioengineer Antonios Mikos erstellt eine Flüssigkeit bei Raumtemperatur, sondern , wenn sie in einen Patienten injiziert wird, wird ein Gel, das zu füllen würde und zu stabilisieren einen Raum während natürliche Gewebe wächst , sie zu ersetzen .
Das neue Material in der American Chemical Society Journal Biomacromolecules ausführlich den Stand der Technik ein paar Schritte weiter findet , sagte Reis Wissenschaftler .
"Diese Studie beschreibt die Entwicklung eines neuartigen thermogelierende Hydrogel für die Stammzell Lieferung , die in Skelettdefekten eingespritzt werden kann, um die Knochenregeneration zu induzieren und die abgebaut werden können und aus dem Körper als neues Knochengewebe bildet eliminiert und reift ", sagte Mikos , Rice Louis Calder Professor für Bioengineering und chemische und molekularbiologische Technik .
Ein Problem mit thermogelierenden Polymere ist, dass , wenn sie zu härten , zu kollabieren und dann verdrängen Wasser beginnen sie , sagte Reis Doktorand und führen Autor des Papiers , Brendan Watson. Das Verfahren , wie Synärese bekannt , Niederlagen der Zweck der den Raum Ärzte hoffen, mit neuen Gewebes füllen definieren .
" Wenn der Übergang Gelierungstemperatur ist ein oder zwei Grad unter der Körpertemperatur , diese Polymere langsam beginnen , um Wasser auszutreiben und schrumpfen , bis sie die Hälfte oder ein Drittel der Größe . Dann wird der Defekt - Füllung Ziel nicht mehr erreicht , "er sagte.
Watson und seine Kollegen von Rice BioScience Forschung Collaborative löste das Problem , indem chemische Vernetzer um des Gels Moleküle . "Es ist eine sekundäre Mechanismus, der nach der ersten thermogellation beginnt , um das Gel zu stabilisieren ", sagte er . Die Links beginnen, zur selben Zeit wie das Gel zu bilden , aber die Vernetzung kann bis zu einer halben Stunde dauern.
Das Hydrogel wird für die Stabilität über die langfristige Nutzung als Gerüst konzipiert für Zellen , Fuß zu fassen und sich vermehren . Aber es ist auch für die eigene fristgerechte Vernichtung bestimmt.
"Vor ein paar Jahren kam auf die Idee , aber es ist endlich alle zusammen kommen ", sagte Watson, der verfolgt sowohl eine Reis Promotion und einen Abschluss in Medizin an einem gemeinsamen Programm mit dem nahe gelegenen Baylor College of Medicine . Insbesondere alkalische Phosphatase - - das natürlich von Knochengewebe hergestellt werden " Diese chemischen Vernetzungen durch Phosphatesterbindungen, die durch Katalysatoren abgebaut werden können, befestigt .
" Die Katalysatoren sind natürlich in Ihrem Körper zu allen Zeiten, in geringen Mengen . Aber in Gebieten mit neu gebildeten Knochen , sie tatsächlich zu viel höheren Level zu kommen ", sagte er . " Also, was wir bekommen, ist eine semismart Material für Knochengewebetechnik. Als neuer Knochen gebildet wird, sollte das Gel schneller in diesem Bereich abgebaut werden , um noch mehr Platz zu lassen für Knochen zu bilden. "
Der Spagat hat eine Menge Know-how von seinen Kollegen und Co-Autoren , darunter Paul Engel , Vorsitzender der Rice Institut für Chemie und F. Kurtis Kasper, Senior Fellow der Fakultät in der Biotechnologie . " Es sieht aus wie wir gerade beschlossen haben , etwas zu versuchen, und festgestellt, dass , hey, es hat funktioniert! Aber das war nicht der Fall ", sagte Watson, die Monate und Jahre dauerte es, um das Hydrogel zu verfeinern beschreiben . Engel- Hilfe mit der hoch entwickelten Chemie besonders wertvoll war , sagte er.
Watson erwartet, dass der Materialabbau kann abgestimmt werden, um verschiedenen Knochenwachstumsratenangepasst werden.
" Die Optimierung der Abbaukinetik nicht trivial und kann für ein Biotech-Unternehmen besser geeignet sein ", sagte er . "Wir konzentrieren uns mehr auf die Leistung der Hydrogele und die zugrunde liegenden molekularen Mechanismen "