Science >> Wetenschap >  >> Chemie

Wetenschappers verbeteren materialen voor reconstructieve en plastische chirurgie

(Links) Klassieke magnetische resonantiebeeldvorming van een rat (¹H MRI), een dwarsdoorsnede ongeveer ter hoogte van de taille. De rode pijl wijst naar de implantatieplaats van het nieuwe (gefluoreerde) implantaat; de witte pijl wijst naar de implantatieplaats van het oudere type implantaat. (Midden) Beeldvorming van hetzelfde deel van een rat, maar met de fluorbeeldvormingsmethode (¹⁹F MRI), de vorm van het nieuwe implantaat is duidelijk zichtbaar in het beeld, maar het oudere type niet. (Rechts) Door het ¹H MRI-beeld en het ¹⁹F MRI-beeld te combineren, worden de grootte en vorm van het implantaat en de anatomische locatie ervan weergegeven. Credit:Instituut voor Organische Chemie en Biochemie van het CAS

Onderzoekers van IOCB Praag en hun collega's van de Universiteit Gent in België hebben gewerkt aan het verbeteren van de eigenschappen van op gelatine gebaseerde materialen, waardoor de mogelijkheden van hun gebruik, voornamelijk in de geneeskunde, zijn uitgebreid. In een artikel gepubliceerd in ACS Applied Engineering Materials , hebben ze 3D-printbare materialen gepresenteerd die gemakkelijk kunnen worden gecontroleerd met behulp van een röntgenapparaat of via computertomografie (CT).



Op gelatine gebaseerde materialen zijn de afgelopen tien jaar een veelbesproken onderzoeksonderwerp geweest omdat ze eenvoudig te produceren zijn, niet giftig, goedkoop, biologisch afbreekbaar en – belangrijker nog – omdat ze de celgroei bevorderen. Om deze reden worden ze bij uitstek gebruikt in de plastische en reconstructieve chirurgie.

Nadat een chirurg een implantaat van dergelijk materiaal in een wond heeft geplaatst, breekt het lichaam het geleidelijk af en vervangt het door eigen weefsel. Deze stoffen versnellen dus de wondgenezing en maken zelfs het opnieuw vormen van weefsels mogelijk, bijvoorbeeld bij borstreconstructies na een borstamputatie. Bovendien kunnen de materialen worden gebruikt voor het 3D-printen van implantaten op maat van individuele patiënten.

Tot nu toe is er echter één groot obstakel dat moet worden aangepakt, namelijk dat het erg moeilijk is geweest om de afbraak van deze materialen in het lichaam te volgen met behulp van conventionele beeldvormingsmethoden. En juist deze hindernis is er een die onderzoekers van IOCB Praag proberen te overwinnen. Een nieuw radiopaak (d.w.z. röntgencontrast) middel dat aan de materialen is toegevoegd, maakt het mogelijk om na te gaan hoe snel implantaten in de loop van de tijd krimpen en of ze intact of beschadigd zijn.

Eén persoon achter dit onderzoek bij IOCB Praag is Ondřej Groborz van het onderzoeksteam van Tomáš Slanina (chemiegroep Photoredox). Hij legt uit:"Er wordt een hele reeks academische artikelen over dit onderwerp geschreven. De eerste introduceert een op gelatine gebaseerd materiaal dat kan worden gemonitord met behulp van magnetische resonantiebeeldvorming. In ons tweede artikel, onlangs gepubliceerd in Applied Engineering Materials , voorzien we de materialen van röntgen- en CT-detecteerbaarheid."

Credit:IOCB Praag

Dankzij deze verbetering kunnen onderzoekers deze implantaten in de loop van de tijd monitoren, hun biologische afbraak observeren en mogelijke mechanische storingen opsporen. Deze gegevens zijn vooral nuttig in de klinische praktijk. Op basis van de verkregen gegevens kan de biologische afbraak van implantaten worden afgestemd op specifieke klinische vereisten. Dit komt omdat weefsels in het menselijk lichaam met verschillende snelheden groeien, waaraan de eigenschappen van implantaten moeten worden aangepast. Het doel is om deze implantaten in hetzelfde tempo biologisch afbreekbaar te maken als de groei van gezond weefsel.

Ondřej Groborz werkt voor dit onderzoek samen met de Polymer Chemistry &Biomaterials Group (PBM) van de Universiteit Gent. Bovendien heeft de samenwerking tussen IOCB Praag en de Universiteit Gent het potentieel om over te steken naar de commerciële wereld. De twee onderzoeksinstellingen hebben al een gezamenlijke patentaanvraag ingediend over het gebruik van de beschreven materialen in plastische en reconstructieve chirurgie.

Meer informatie: Groborz, O., Kolouchová, K., Parmentier, L., Szabó, A., Durme, B.V., Dunlop, D., Slanina, T., Vlierberghe, S.V. (in druk). Fotoprintbare radiopake hydrogels voor regeneratieve geneeskunde. ACS toegepaste technische materialen 2024. doi.org/10.1021/acsaenm.3c00533

Geleverd door het Instituut voor Organische Chemie en Biochemie van de CAS