Nowatorskie rusztowania implantów
W ostatnich latach znacząco wzrosło zapotrzebowanie na implanty ortopedyczne, co związane jest ze starzeniem się europejskiej populacji i większą liczbą wypadków. Dzięki implantom leczenie uszkodzonych kości jest szybsze i skuteczniejsze, co zmniejsza koszty postępowania i hospitalizacji. Nowa generacja implantów składa się z trójwymiarowych (3D) rusztowań wspierających wzrost i różnicowanie komórek macierzystych. Mikrośrodowisko, czy też nisza, którą stanowi podłoże implantu, wymaga dokładnego przemyślenia i zaprojektowania. Podczas finansowanego przez UE projektu PLASMANANOSMART (Plasma- and electron beam-assisted nanofabrication of two-dimensional (2D) substrates and three-dimensional (3D) scaffolds with artificial cell-instructive niches for vascular and bone implants) tworzono funkcjonalne dwuwymiarowe podłoża lub trójwymiarowe rusztowania do implantów sercowo-naczyniowych i kostnych. W tym celu użyto zaawansowanych technologii nanowytwarzania, aby wygenerować syntetyczne, wspomagające komórki nisze, które umożliwią komórkom macierzystym różnicowanie w kierunku linii komórek kostnych lub naczyń krwionośnych. Naukowcy przebadali nowatorskie materiały i zoptymalizowali modelowanie ich powierzchni, którą pokryto stopami metali oraz hydroksyapatytem (HA). Warstwę HA można przystosowywać w zakresie morfologii, stechiometrii i grubości, uzyskując dobre przyleganie komórek. Ponadto naukowcy przygotowali wielofunkcjonalne biokompozyty bazujące na powłokach HA i nanocząsteczkach srebra o właściwościach przeciwbakteryjnych. Biorąc pod uwagę istotność właściwości powierzchni implantów medycznych w przyleganiu, proliferacji i różnicowaniu komórek, konsorcjum zbadało różne parametry rusztowań polimerowych. Przy użyciu wielu metod określono optymalną strukturę, porowatość i rozmieszczenie nanocząsteczek rusztowania polimerowego. Zbadano również odporność rusztowania na biodegradację i korozję. Przy użyciu promieniowania rentgenowskiego naukowcy wywnioskowali, że polimery wzbogacone w cząsteczki nieorganiczne mają lepsze właściwości mechaniczne i biologiczne. Reasumując, polimery wygenerowane podczas projektu PLASMANANOSMART mogą zostać z powodzeniem wprowadzone do praktyki ortopedycznej i na rynek. Innowacyjne podejście bioinżynieryjne gwarantuje długoterminowe wsparcie wszczepionych tkanek, co zmniejszy społeczno-ekonomiczne obciążenia powtarzającymi się interwencjami chirurgicznymi.
Słowa kluczowe
Rusztowania, implanty, komórki macierzyste, osteogeniczny, naczyniowy, hydroksyapatyt, nanocząstki
