Onderzoekers van Okayama University beschrijven in Acta Biomaterialia een nieuw type biocompatibel hechtmateriaal. de lijm, gemaakt van nanodeeltjes van hydroxyapatiet, lijmt zowel synthetische hydrogels als muiszacht weefsel, een veelbelovend alternatief bieden voor organische materialen die momenteel worden gebruikt voor klinische toepassingen.

Als alternatief voor chirurgisch hechten met hechtdraad, de praktijk van het gebruik van zelfklevende organische materialen voor het verbinden van zacht weefsel bestaat al tientallen jaren. Echter, de momenteel gebruikte klinische kleefstoffen hebben vaak te lijden van beperkte biocompatibiliteit en/of suboptimale kleefkracht. Een team van onderzoekers onder leiding van Takuya Matsumoto van de Okayama University en collega's heeft nu een klasse van biocompatibele-biologisch afbreekbare verbindingen geïdentificeerd die veelbelovende adhesie-eigenschappen vertonen wanneer ze worden toegepast op zachte weefsels van muizen.

De wetenschappers vertrouwden op de recente ontdekking dat bepaalde nanogestructureerde materialen een opmerkelijke kleefkracht vertonen. Bijvoorbeeld, het introduceren van een dispersie van siliciumoxide-nanodeeltjes tussen twee hydrogels resulteert in een snelle hechting van de hydrogels - een effect dat nu verder is ontwikkeld voor industriële, niet-klinische toepassingen. Om het niveau van biocompatibiliteit te bereiken dat vereist is voor klinisch gebruik, Matsumoto en collega's experimenteerden met nanodeeltjes van hydroxyapatiet (HAp), een anorganisch materiaal dat wordt aangetroffen in menselijke harde weefsels zoals botten en tanden. HAp-composieten worden routinematig gebruikt voor orthopedische en tandheelkundige implantaten, evenals in tissue engineering. De onderzoekers waren van mening dat dispersies van nanodeeltjes HAp zich zouden moeten gedragen als biocompatibele kleefstoffen - een idee dat ze experimenteel konden bevestigen.

Matsumoto en collega's onderzochten eerst het effect van HAp-nanodeeltjesdispersies op de hechting van synthetische hydrogels; de aanwezigheid van HAp verhoogde duidelijk het niveau van adhesie. Het drogen van de dispersies - resulterend in vaste HAp-'platen' - verhoogde de cohesie tussen de HAp-nanodeeltjes, en het gebruik van de platen als hechtmiddel leidde vervolgens tot een nog betere hechting tussen de hydrogels. De wetenschappers testten vervolgens de HAp-platen op verschillende zachte weefsels van muizen:spieren, long, nieren en andere weefsels kunnen met succes aan elkaar worden gelijmd. Een hechtsterkte die ten minste tweemaal zo groot was als verkregen met een in de handel verkrijgbare organische lijm werd waargenomen voor huidweefsels van muizen.

De bevindingen van Matsumoto en collega's zijn niet alleen relevant voor het ontwikkelen van nieuwe procedures voor chirurgische wondgenezing, maar ook voor medicijnafgiftetechnologieën - het potentieel van hydrogels als medicijncontainers is al lang erkend. In de woorden van de onderzoekers:"onze resultaten zullen niet alleen helpen bij het ontwikkelen van een efficiënte aanpak voor het sluiten van ingesneden zachte weefsels, maar ook bij het vinden van nieuwe manieren om zachte weefsels te integreren met synthetische hydrogels (zoals medicijnreservoirs)."

Hydroxyapatiet

Hydroxyapatiet (HAp), ook bekend als hydroxylapatiet, is een calciumhoudend mineraal dat voorkomt in menselijke botten en tanden. Synthetisch HAp wordt vaak gebruikt als coating voor prostetische implantaten, zoals heup, bot- of tandvervangingen, omdat wordt aangenomen dat het de osseo-integratie stimuleert. De experimenten van Takuya Matsumato van de Okayama University en collega's hebben nu het potentieel aangetoond van dispersies van HAp-nanodeeltjes als biocompatibel, anorganische zelfklevende materialen.

Hydrogelen

Een hydrogel is een materiaal dat bestaat uit een driedimensionaal netwerk van hydrofiele (d.w.z. niet waterafstotende) polymere ketens met daartussen watermoleculen. Hydrogels kunnen tot 90% water bevatten, en worden gebruikt in verschillende biotechnologische en medische toepassingen. Ze worden ook gebruikt om de hechtende eigenschappen van biomaterialen en medicijnafgiftesystemen te testen, zoals in de studie van Matsumato en collega's:tests van de hechting van HAp-nanodeeltjesdispersies leidden tot de identificatie van een veelbelovende biocompatibele lijm die in staat is om zachte weefsels van muizen aan elkaar te lijmen.