Materialul biodegradabil „nanobone” facilitează regenerarea osului maxilar
Copiii născuți cu buza și palatul despicat trebuie, adesea, să aștepte până la vârsta de 10-12 ani pentru a beneficia de o intervenție chirurgicală invazivă de grefare osoasă.
Cercetătorii de la Universitatea din Sydney au dezvoltat un material biodegradabil numit „nanobone”, care permite organismului să își folosească propriile proprietăți de vindecare pentru a regenera osul, oferind o alternativă potențială la procedurile care nu s-au schimbat semnificativ în peste 50 de ani.
În viitor, cercetătorii speră ca această tehnologie să permită tratamente mult mai devreme în copilărie, reducând astfel perioada de așteptare pentru grefarea osoasă.
Publicat în ACS Nano și dezvoltat de cercetătorii de la Școala de Stomatologie a Universității din Sydney, Centrul Charles Perkins și Sydney Nano, în colaborare cu Universitatea din Queensland, studiul a constatat că, într-un model preclinic de os, materialul a generat aproximativ 80% mai mult os nou decât un material de control, după opt săptămâni. De asemenea, a activat un factor de creștere esențial pentru repararea osului, cu un nivel de aproximativ 10 ori mai mare decât cel obținut prin metode convenționale.
Materialul activează semnalele de reparare dormante din organism, declanșând un proces de vindecare care atrage celulele stem formatoare de os și stimulează creșterea noului os.
„Una dintre cele mai mari provocări pentru copiii născuți cu buza și palatul despicat este repararea defectului osos din maxilar”, a declarat Associate Professor Chun Xu.
„Deși unii copii cu defecte minore sunt tratați în timpul copilăriei, mulți pacienți trebuie să aștepte până când ajung în jurul vârstei de 10-12 ani, înainte ca chirurgii să poată preleva os dintr-o altă parte a corpului și să-l grefeze în defect. Aceasta înseamnă că mulți copii trăiesc cu dificultăți timp de ani de zile. Poate afecta respirația, alimentația și vorbirea. Cel mai trist este că poate avea un impact uriaș asupra încrederii și dezvoltării sociale.”
„Obiectivul nostru pe termen lung este să dezvoltăm materiale care să ajute organismul să regenereze osul în mod natural și să reducă necesitatea acestor proceduri invazive și dureroase. Sperăm că acest lucru ar putea permite tratamentul mult mai devreme decât se poate în prezent.”
Mai mult de patru milioane de proceduri de reparare osoasă sunt efectuate anual în întreaga lume. Metodele actuale implică, de obicei, grefe de os prelevate de la pacient sau materiale derivate din animale, care acționează în mare parte ca umpluturi structurale.
În loc să livreze factori de creștere fabricați, noul material – un nanomaterial pe bază de calciu-aluminosilicat – activează un factor de creștere natural numit Transforming Growth Factor β1 (TGF-β1), care există deja în organism. Odată activat, acesta atrage celulele stem formatoare de os către locul leziunii și le încurajează să se dezvolte în celule producătoare de os. În timp, acest proces înlocuiește materialul cu țesutul propriu al organismului.
Materialul a promovat, de asemenea, coagularea sângelui în aproximativ 30 de secunde, ajutând la stabilizarea locului leziunii în cele mai timpurii stadii ale vindecării.
„Corpul nostru conține deja multe dintre semnalele necesare pentru repararea țesuturilor”, a spus Associate Professor Xu.
„Am dezvoltat un material care poate ajuta la activarea acestor semnale la locul și momentul potrivit. În loc să furnizăm factori de creștere externi, încurajăm organismul să își folosească propriul potențial de vindecare.”
Studiul reprezintă prima demonstrație a unei platforme de nanomateriale care combină coagularea rapidă a sângelui, activarea factorilor de creștere latente ai organismului, recrutarea celulelor stem formatoare de os și regenerarea crescută a osului.
Deși tehnologia se află în stadiul preclinic și sunt necesare teste suplimentare înainte de a începe studiile pe oameni, cercetătorii cred că aceasta ar putea avea aplicații dincolo de buza și palatul despicat, inclusiv în cazurile de leziuni traumatice, pierdere dentară și alte defecte osoase dificil de reparat.
Associate Professor Xu și echipa sa explorează, de asemenea, modul în care materialul ar putea fi integrat în schelete personalizate imprimate 3D, concepute pentru a se potrivi cu defectul osos specific al fiecărui pacient.
„Fiecare pacient este diferit, iar fiecare defect osos este diferit”, a adăugat el. „În viitor, sperăm să combinăm aceste materiale cu tehnologiile avansate de imprimare 3D, astfel încât tratamentele să poată fi adaptate nevoilor specifice ale fiecărui pacient.”
