Een onderzoeksteam van de Universiteit van Malaga, het Andalusische Centrum voor Nanogeneeskunde en Biotechnologie-BIONAND, het Technologisch Instituut van de Canarische Eilanden, het bedrijf Osteobionix, en het CIBER (Networking Centre for Biomedical Research) heeft een coating ontwikkeld voor titaniumprothesen op basis van 3D-vertakkende polymeren waarin stoffen kunnen worden verwerkt die de binding met het bot vergemakkelijken. Dit mechanisme vergemakkelijkt de botcelherkenning van het implantaat, waardoor de osseo-integratie wordt verbeterd en zowel afstoting als slijtage van de botmassa en het implantaat zelf wordt voorkomen.

Het resultaat is een titanium implantaat gecoat met een driedimensionale vertakkende nanostructuur, genaamd dendrimeer, die fungeert als een brug tussen het titanium en het bot en die ook stoffen draagt ​​die de vorming van nieuw weefsel op het protheseoppervlak vergemakkelijken. Dit zorgt ervoor dat de gezonde component zich aan de prothese bindt waardoor de fixatie op een natuurlijke manier plaatsvindt, stabieler en duurzamer dan in de huidige.

De methode voorgesteld door de onderzoekers in het artikel "Dendritic Scaffold on Titanium Implants. Een veelzijdige strategie die de biocompatibiliteit verhoogt, " gepubliceerd in het tijdschrift polymeren , verleent specifieke kenmerken aan de implantaten, omdat ze een meer homogene structuur hebben met een grotere integriteit, wat minder slijtage veroorzaakt. Het biedt ook de mogelijkheid om de samenstelling ervan te controleren voor de toediening van specifieke geneesmiddelen om afstoting en infecties te voorkomen.

specifiek, de experts gebruikten fragmenten van eiwitten die het lichaam van nature aanmaakt, bekend als fibronectines, die de binding van botcellen aan het implantaat bevorderen. Deze moleculen zorgen ervoor dat de cellen groeien en zich vermenigvuldigen, wat resulteert in een grotere acceptatie van het externe element. Leonor Santos-Ruiz, een onderzoeker aan de Universiteit van Malaga en een van de auteurs van het artikel, verklaarde aan Fundación Descubre:"De integrines van de cellen functioneren als perfecte haken die zich hechten aan de fibronectinefragmenten die in de dendrimeerstructuur worden geïntroduceerd, het bereiken van een robuuste integratie tussen het implantaat en het organisme."

Op deze manier, elke tak van de steiger wordt met deze haken aan het bot bevestigd, waardoor het implantaat wordt verankerd en de verbindingen op natuurlijke wijze tot stand komen dankzij de integratie van het metaal met het levende weefsel. "Deze unieke eigenschappen maken dendrimeersystemen geschikt voor een breed scala aan toepassingen in de regeneratieve geneeskunde, ", voegde de onderzoeker eraan toe.

Dus, naast fibronectines, andere stoffen kunnen worden opgenomen, zoals ontstekingsremmende stoffen, die weefselherstel bevorderen na de installatie van de prothese, of antibiotica, om frequente problemen met huidige implantaten te voorkomen, zoals bacteriële infecties.

Implantaten veranderd in bot

De problemen als gevolg van vervanging door metalen materiaal zijn meestal te wijten aan overbelasting, wat kan leiden tot verlies van gezond bot, slijtage van het implantaat zelf, of een slechte bot-implantaat interactie die leidt tot afstoting of infectie.

De experts zijn al bezig om de geschiktheid van het gebruik bij patiënten te bevestigen, zoals is aangetoond in het laboratorium. In aanvulling, zij beschouwen het als een haalbare en toepasbare optie voor tandheelkundige implantaten, en voor volle kaak, heup- of knieprothesen. "Deze laatste hebben momenteel een levensduur van ongeveer 10 jaar. Met deze nieuwe structuur zou de duur langer zijn, ’ concludeerde de onderzoeker.

Het werk van deze experts wijzigde de oppervlakken van de dendrimeren met het fragment van fibronectine dat bekend staat als "RGD-domein, " die uit slechts drie aminozuren bestaat (arginine, glycine, en aspartaat) die dienen als een anker voor de celmembraanreceptoren die integrines worden genoemd. Deze receptoren zenden talrijke cruciale signalen over de omgeving naar de cellen en bepalen of de cel zich aan een bepaald materiaal kan hechten.

de metalen, polymeren en synthetische producten die worden gebruikt om de huidige prothesen te maken, missen het RGD-domein, aangezien het geen biologische materialen zijn, en daarom is het moeilijk voor de cellen om ze te herkennen. Wanneer het metaal is gecoat met een dendrimeer dat het RGD-domein draagt, de cel vindt een ankerpunt in dat metaal en bindt zich er op natuurlijke wijze aan. Deze samenstelling heeft daarom de voorkeur gegeven aan en verbeterde cellulaire hechting aan titaniumoppervlakken, wat de biocompatibiliteit verhoogt, dat is, het vermogen om door het organisme te worden geaccepteerd. Door het zo te doen, het dendrimeer zit vast aan het bot, die het interpreteert als een deel van zichzelf en niet als iets vreemds, en zowel het implantaat als de plaats waar het wordt geplaatst, kunnen dezelfde 'biologische taal' spreken en is er geen sprake van afstoting.