Onderzoekers van de University of British Columbia en McMaster University hebben ontwikkeld wat het botimplantaatmateriaal van de toekomst zou kunnen zijn:een luchtige, schuimachtige substantie die in het lichaam kan worden geïnjecteerd en ondersteuning biedt voor de groei van nieuw bot.

Het is gemaakt door nanokristallen die zijn afgeleid van plantaardige cellulose te behandelen, zodat ze zich verbinden en een sterke maar lichtgewicht spons vormen - technisch gezien, een aerogel - die naar behoefte kan comprimeren of uitzetten om een ​​botholte volledig te vullen.

"De meeste bottransplantaten of implantaten zijn gemaakt van hard, bros keramiek dat zich niet altijd aanpast aan de vorm van het gat, en die gaten kunnen leiden tot een slechte botgroei en implantaatfalen, " zei studie auteur Daniel Osorio, een doctoraat student chemische technologie aan McMaster. "We hebben deze cellulose-nanokristal-aerogel gemaakt als een effectiever alternatief voor deze synthetische materialen."

Voor hun onderzoek hebben het team werkte met twee groepen ratten, waarbij de eerste groep de aerogel-implantaten ontving en de tweede groep er geen. Resultaten toonden aan dat de groep met implantaten 33 procent meer botgroei zag na drie weken en 50 procent meer botgroei na 12 weken, vergeleken met de controles.

"Deze bevindingen laten zien, voor het eerst in een laboratoriumomgeving, dat een cellulose nanokristal aerogel de groei van nieuw bot kan ondersteunen, " zei co-auteur Emily Cranston, een professor in houtwetenschap en chemische en biologische engineering die de President's Excellence Chair in Forest Bio-products bij UBC bekleedt. Ze voegde eraan toe dat het implantaat zou moeten afbreken in niet-toxische componenten in het lichaam als het bot begint te genezen.

De innovatie kan mogelijk een niche opvullen in de bottransplantaatmarkt van $ 2 miljard in Noord-Amerika, zei co-auteur Kathryn Grandfield, een professor in materiaalkunde en techniek, en biomedische techniek bij McMaster die het werk begeleidde.

"We kunnen zien dat deze aerogel wordt gebruikt voor een aantal toepassingen, waaronder tandheelkundige implantaten en spinale en gewrichtsvervangende operaties, "zei Grandfield. "En het zal zuinig zijn omdat de grondstof, de nanocellulose, wordt al in commerciële hoeveelheden geproduceerd."

De onderzoekers zeggen dat het enige tijd zal duren voordat de aerogel het laboratorium en de operatiekamer verlaat.

"Deze zomer, we zullen de mechanismen bestuderen tussen het bot en het implantaat die leiden tot botgroei, " zei Grandfield. "We zullen ook kijken hoe het implantaat degradeert met behulp van geavanceerde microscopen. Daarna, er zullen meer biologische tests nodig zijn voordat het klaar is voor klinische proeven."

"Cross-linked cellulose nanokristal aerogels als levensvatbare botweefsel steigers" werd vorige week gepubliceerd in Acta Biomaterialia .