Biomateriāli kļūst par svarīgu daļu no daudzām terapeitiskām un diagnostiskām procedūrām, un pētījumi šajā jomā strauji pieaug. Dažas no aizraujošākajām jomām ir ortopēdija , oftalmoloģija , vēža ārstēšana un zobu aprūpe.
Biomateriāls ir viela, kas ir izstrādāta, lai izveidotu formu, ko izmanto, lai virzītu terapeitiskās vai diagnostikas procedūras gaitu .
Lai gan daudzi pētījumi par biomateriāliem tiek veikti ar dzīvnieku modeļiem vai in-vitro , zinātnieki prognozē, ka drīz tiks izmantoti pētījumos ar cilvēkiem.
Oftalmoloģija un biomateriāli
Daudzus gadus acne rekonstruktīvā ķirurģijā ir izmantota amnija membrāna (AM). Nesen tika piedāvātas jaunas metodes, lai padarītu radzenes efektīvāku. Šī īpašā operācija tiek bieži veikta, ja pastāv acu bojājums, ko izraisa slimība vai ķīmiski apdegumi.
AM iegūts no visplašākā placentas slāņa un tam piemīt pretiekaisuma un pretsarenās īpašības, kas padara to par labu membrānas aizstājēju. Tomēr AM audi ir dabiski plāni un miglaini, kas var ietekmēt cilvēka redzi. Zinātnieki tagad pēta veidus, kā stiprināt un optiski izskaidrot AM, izveidojot audu laminātu. Viņi tic, ka viņu secinājumi palīdzēs uzlabot AM, lai labāk piemērotu materiālu cilvēka acs rekonstruktīvajā ķirurģijā.
Biomateriāli uzlabotai vēža diagnostikai un ārstēšanai
Ir bijis daudz progresa, izmantojot dažādus biomateriālus vēža ārstēšanā. Tie ietver oriģinālo materiālu izmantošanu, lai noteiktu dažādu vēža diagnozi un prognozes, kā arī efektīvāk izmanto tos pretvēža medikamentiem.
Terapijas, kas tieši vērstas uz audzējiem, ir atzītas par vēlamo vēža ārstēšanas veidu. Viņi spēj radīt lielākus sitienus vēža šūnām un samazināt blakusparādības.
Lai lokalizēta vēža terapija, pētnieki no Adelaida universitātes, Austrālija, ir izstrādājuši un projektējuši 3D titāna stiepli implantus ar titānija nanotube masīviem, kurus var ielādēt ar vēža medikamentiem un kalpo kā zāļu piegādes ierīce. Viņu pētījumi parādīja, ka, kad vēža terapiju piegādā kopā ar jaunajiem implantiem, krūts vēža šūnas kļūst mazāk izdzīvojušās. Pētījuma laikā trīs dienas pēc implanta ievietošanas audzēja šūnas sāka regresēt. Pētnieki arī uzsver, ka šo jauno ķīmijterapeitisko pieeju varētu pielāgot citiem vēža veidiem nākotnē.
Narkotiku piegāde precīzai bojājuma vietai ir pieeja, kas tiek pārbaudīta arī citās medicīnas jomās. Piemēram, zāļu rezistentas bakteriālas infekcijas, kuras ir kļuvušas par pieaugošu problēmu antibiotiku pārmērīgas lietošanas dēļ, varētu būt ārstējamas, izmantojot jaunākos sasniegumus biomateriālos. Sudraba serdes iebūvētie mezoporīda silīcija dioksīda nano transportlīdzekļi jau ir izmantoti pelēm modeļiem, lai piegādātu antibiotikas uz rezistentu infekcijas apgabaliem.
Pētījumos ar dzīvniekiem ir pierādīts, ka nanoplatformas ir ļoti efektīvas baktēriju iznīcināšanā, vienlaicīgi izmantojot gan sudrabu, gan antibiotikas.
Skrimšļa audu inženierija
Dr Tanya Levingstone no Īrijas Ķirurgu koledžas (RCSI) izskata citu interesantu biomateriālu pētījumu jomu. Levingstone ir daļa no Kaulu un audu inženierzinātņu grupas. Šī grupa ir guvusi ievērojamus panākumus, izstrādājot materiālu, kas var palīdzēt atjaunot locītavu bojājumus. Pētnieku komanda apvienoja spēkus ar pētniecības centru AMBER ( Advanced Materials and BioEngineering Research) un izstrādāja 3D daudzslāņu porainu sastatnes, kas sastāv no kolagēna, hidroksiapatīta un hialuronskābes.
Visas šīs vielas atrodas veselīgā locītavā un tās var aktīvi virzīt ķermeņa šūnas, lai novērstu bojātās locītavas.
Savos jaunākajos pētījumos īru pētnieki pārbaudīja savienojumu 15 mēnešu vecumā, tīģergarneles. Zirgs cieš no deģeneratīvas abu ceļa locītavas slimības, kas pazīstams kā osteohondrita dissecans. Daži šī stāvokļa gadījumi var būt tik nopietni dzīvniekiem, ka viņiem ir jābūt eitanāzijai. Pēc tam, kad tika veikta ikdienas artroskopiskā procedūra, kas nojauca nestabilos celmu fragmentus, daudzslāņu sastatnes tika implantētas zirga locītavas. Tā rezultātā izveidojās jauns kauls un skrimšļi, kā atklāja izmeklēšana piecus mēnešus pēc sākotnējās procedūras. Jaunais zirgs ar agresīvām perspektīvām tagad ir atgriezies mācībās par šovu parādībām.
Materiāls ir patentēts un tagad ir pazīstams kā ChondroColl. Tas ir komandas otrs produkts kaulu reģenerācijas jomā. Iepriekš viņi projektēja un testēja kaulu reģenerācijas sastatnes, ko sauc par HydoxyCall, kas jau ir apstiprināta ar CE, un ko RCSI dibinātājs ir saņēmis no tirgus, ko sauc par SugarColl Technologies. ChondroColl pašlaik gaida regulējošu apstiprinājumu, un pirmie pētījumi par cilvēkiem ar osteohondrātiskajiem defektiem ir paredzami tuvākajā nākotnē.
Zobu samazinājuma nomākšana
Pensilvānijas universitātes pētnieki meklē labākus zobu plāksnītes novēršanas veidus, kas dažreiz var izraisīt zobu bojāšanos. Viņi izstrādāja katalītiskas nanodaļiņas ar peroksīdiem līdzīgu aktivitāti, kas var traucēt aizsargmaktīzi, kas ieskauj mutē atklātās baktērijas. Šī jaunā stratēģija līdz šim ir pārbaudīta ar grauzēju modeļiem un ir pierādījusi būtisku zobu samazinājuma samazināšanos. Komanda cer, ka drīz šīs zināšanas tiks izmantotas, lai ārstētu cilvēka mutes dobuma slimības. Viņi ierosina iekļaut katalītiskās nanodaļiņas ar peroksīdu komerciālās zobu pastās un mutes skalošanas līdzekļos kā jaunu antiplakācijas stratēģiju cīņā pret zobu samazināšanos.
Avoti:
David F, Levingstone T, O'Brien F et al. Uzlabots kaulu dzīšana, izmantojot kolagēna-hidroksiapatīta sastatņu implantāciju, apstrādājot lielu daudzkultūru zarnu aneirismisko kaulu cistu tīrasiņu šķūnī. Tissue Engineering & Regenerative Medicine žurnāls [serial online]. 2015. gada oktobris; 9 (10): 1193.
Gao L, Liu Y, Koo H, et al. Nanokatalizatori veicina Streptococcus mutans bioloģisko filtru matricas degradāciju un veicina baktēriju nogalināšanu, lai nomāktu zarnas kariesu in vivo. Biomateriāli [serial online]. 2016. gada 29. maijs; 101: 272-284.
Hariya T, Tanaka Y, Yokokura S, Nakazawa T. Caurspīdīgs, elastīgs cilvēka amnija membrānu lamināts radzenes transplantācijai. Biomateriāli, [seriālais tiešsaistē]. Septembris 1,2016; 101: 76-85.
Kaur G, Willsmore T, Evdokiou A, un citi. Titāna stieples implanti ar nanotubaru blokiem: pētījuma modelis vietējai vēža ārstēšanai. Biomateriāli [serial online]. 2016. gada 1. septembris; 101: 176-188.
Meller D, Pauklin M, Thomasen H, Westekemper H, Steuhl KP. Amnija membrānu transplantācija cilvēka acī. Deutsches Ärzteblatt International. 2011; 108 (14): 243-248. doi: 10.3238 / arztebl.2011.0243.
Stack J, Levingstone T, David F et al. Lielo osteohondritu remonts izkliedē bojājumus, izmantojot jaunu daudzslāņu audu inženierijas konstrukciju zirgu sportists. Tissue Engineering un regeneratīvās medicīnas žurnāls [serial online]. 2016. gada 20. maijs; Pieejams no MEDLINE, Ipswich, MA. Piekļūts 2016. gada 11. jūnijam.
Wang Y, Ding X, Gu H, et al. Antibiotiku saturošs, sudraba kodols, iegultā mesoporous silica nano transportlīdzekļi kā sinerģisks antibakteriāls līdzeklis zāļu rezistentu infekciju ārstēšanai. Biomateriāli [serial online]. 2016. gada 2. jūnijs; 101: 207-216.