Wetenschap
Oude geneeskunde combineert met modern onderzoek naar nieuwe methoden voor weefselregeneratie
Eeuwenlang hebben beschavingen natuurlijk voorkomende, anorganische materialen gebruikt vanwege hun waargenomen genezende eigenschappen. Egyptenaren dachten dat groen kopererts oogontstekingen hielp, de Chinezen gebruikten cinnaber tegen brandend maagzuur, en indianen gebruikten klei om pijn en ontstekingen te verminderen.
Flits vooruit naar vandaag en onderzoekers van de Texas A&M University ontdekken nog steeds manieren waarop anorganische materialen kunnen worden gebruikt voor genezing.
In twee onlangs gepubliceerde artikelen hebben Dr. Akhilesh Gaharwar, een Tim en Amy Leach Endowed Professor bij de afdeling Biomedische Technologie, en Dr. Irtisha Singh, assistent-professor bij de afdeling Celbiologie en Genetica, nieuwe manieren ontdekt waarop anorganische materialen kunnen helpen weefselherstel en regeneratie.
Het eerste artikel, gepubliceerd in Acta Biomaterialia , legt uit dat cellulaire routes voor bot- en kraakbeenvorming in stamcellen kunnen worden geactiveerd met behulp van anorganische ionen. Het tweede artikel, gepubliceerd in Advanced Science , onderzoekt het gebruik van op mineralen gebaseerde nanomaterialen, met name 2D-nanosilicaten, om de regeneratie van het bewegingsapparaat te ondersteunen.
"Bij deze onderzoeken worden geavanceerde, high-throughput moleculaire methoden toegepast om te verduidelijken hoe anorganische biomaterialen het gedrag van stamcellen en weefselregeneratieve processen beïnvloeden", aldus Singh.
Het vermogen om natuurlijke botvorming te induceren is veelbelovend voor verbeteringen in de behandelresultaten, de hersteltijden van patiënten en de verminderde behoefte aan invasieve procedures en langdurige medicatie.
"Het verbeteren van de botdichtheid en -vorming bij patiënten met osteoporose kan bijvoorbeeld de risico's op fracturen helpen verminderen, tot sterkere botten leiden, de kwaliteit van leven verbeteren en de gezondheidszorgkosten verlagen", aldus Gaharwar. "Deze inzichten openen opwindende perspectieven voor de ontwikkeling van biomaterialen van de volgende generatie die een meer natuurlijke en duurzame benadering van genezing kunnen bieden."
Gaharwar zei dat de nieuwe aanpak verschilt van de huidige regeneratiemethoden die afhankelijk zijn van organische of biologisch afgeleide moleculen en oplossingen op maat biedt voor complexe medische problemen.
"Een van de belangrijkste bevindingen uit ons onderzoek is het vermogen van deze nanosilicaten om stamcellen te stabiliseren in een toestand die bevorderlijk is voor de regeneratie van skeletweefsel," zei hij. "Dit is cruciaal voor het bevorderen van de botgroei op een gecontroleerde en duurzame manier, wat een grote uitdaging is in de huidige regeneratieve therapieën."
Gaharwar is van plan door te gaan met de ontwikkeling van biomaterialen voor klinische toepassingen. Hij zal anorganische biomaterialen gebruiken in combinatie met 3D-bioprinttechnieken om op maat gemaakte botimplantaten voor reconstructieve verwondingen te ontwerpen.
"Bij reconstructieve chirurgie, vooral bij craniofaciale defecten, is geïnduceerde botgroei cruciaal voor het herstel van zowel de functie als het uiterlijk, van vitaal belang voor essentiële functies zoals kauwen, ademen en spreken," zei hij. "Het induceren van botvorming heeft verschillende kritische toepassingen in de orthopedie en tandheelkunde."
Voormalig student biomedische technologie, Dr. Anna Kersey '23, was de hoofdauteur van het artikel gepubliceerd in Acta Biomaterialia en biomedische technologiestudent Aparna Murali was de hoofdauteur van het vervolgartikel gepubliceerd in Advanced Science .
"Deze aanpak overbrugt niet alleen oude praktijken met moderne wetenschappelijke methoden, maar minimaliseert ook het gebruik van eiwittherapieën, die het risico met zich meebrengen van het induceren van abnormale weefselgroei en kankerachtige formaties", aldus Gaharwar.
"Gezamenlijk verduidelijken deze bevindingen het potentieel van anorganische biomaterialen om te fungeren als krachtige bemiddelaars in weefselmanipulatie en regeneratieve strategieën, wat een belangrijke stap voorwaarts in het veld markeert."