Technologie neuve pour régler le mouvement des bactéries qui produisent la cellulose - matière biologique et potentiel médical d'implant

Deux techniciens de tech de la Virginie ont mis des bactéries pour travailler en tant que tisserands minuscules des biomatériaux et des implants médicaux.

Paul Gatenholm et Rafaël Davalos, membres de la faculté avec le tech de la Virginie réveillent l'école d'université de forêt du génie biomédical, ont développé une technologie neuve pour régler le mouvement des bactéries qui produisent la cellulose. L'utilisation de la cellulose bactérienne (BC) pour des biomatériaux a été limitée parce que ses propriétés mécaniques ne peuvent pas être réglées au delà des couches minces et flexibles. L'invention permettra le contrôle précis des tisserands minuscules de sorte qu'elles puissent être guidées aux formes qui supporteront l'accroissement de cartilage et de tissu osseux et d'autres biomatériaux complexes, selon Gatenholm.

Juste comme les guindineaux et les araignées produisent des fibres, faites ainsi les bactéries de xylinum d'acétobacter. Il y a environ cinq ans, Gatenholm, puis à l'université de technologie de Chalmers en Suède, s'est demandé s'il pourrait régler la production de la cellulose bactérienne et si le matériau était biocompatible.

Il a découvert que les bactéries produiraient des couches de fibre pour adapter une matrice. « Le matériau est tout comme le collagène, » le tissu conjonctif naturel produit par le fuselage, il a dit. Il alors a mis une pièce estampille estampille d'affranchissement BC de matériau sous la peau dans un rat et était heureux de voir qu'il n'y avait aucune infection et aucun refus. « Il y avait d'intégration très gentille, » a dit Gatenholm.

« Puisqu'est BC environ 99 pour cent d'eau, il est doux et flexible, » il a dit. « Le seul désavantage était des cellules ne pourrait pas réussir parce qu'il n'était pas poreux. Ainsi nous avons mis des particules de cire sur les échafaudages et les bactéries les ont tournés autour, puis nous avons fondu la cire à l'extérieur. »

Pour satisfaire le besoin du corps médical de petits vaisseaux sanguins, l'équipe de Gatenholm chez Chalmers a eu les tubes de produit de bactéries. D'ici 2006, les scientifiques avaient développé un procédé pour produire des tubes de n'importe quelle taille ou forme. Le gouvernement suédois a fourni le financement pour écaillent et Gatenholm et ses collègues ont mis sur pied une compagnie pour produire des vaisseaux sanguins. Arterion (http://www.arterion.se/), fait maintenant des études des animaux. (Gatenholm a mis sur pied trois compagnies basées sur sa recherche à l'université de Chalmers.)

« Maintenant je dois prêt regarder quel bon complémentaire BC peut faire, » ai dit Gatenholm, qui a joint l'année dernière le tech de la Virginie comme professeur de scientifique et technique de matériaux, société apparentée du centre de tech de la Virginie pour les biomatériaux curatifs, et membre de la faculté de complément avec l'institut universitaire de forêt de sillage pour le médicament régénérateur.

Un objectif est la création du cartilage - particulièrement, la création des échafaudages qui seraient occupés par des chondrocytes - les cellules qui produisent le cartilage. « Nous établirions un échafaudage poreux sous forme de nez ou oreille comme structure pour que les chondrocytes entrent dans - le fuselage, pas un bioréacteur. BC l'échafaudage ferait partie du processus de guérison. »

Un autre grand besoin médical imprévisible est une voie de remonter de grands déficits d'os, tels qu'une pièce de crâne, ainsi les gens ne devront pas avoir des implants en métal. Gatenholm propose de produire BC un échafaudage qui comporte la hydroxyapatite, le calcium contenant et phosphoreux minéraux qui est la base de l'os. « Nous pouvons produire un matériau qui permet au processus de guérison d'os d'avoir lieu - ou même le stimulons. »

Les formes nécessaires peuvent être produites utilisant BC avec la porosité qui permettra aux cellules naturelles de se développer, mais le défi a été le manque de contrôle de propriétés mécaniques - la dureté exigée pour des échafaudages de cartilage et d'os.

La solution s'est présentée quand Gatenholm a contacté Davalos, professeur adjoint d'ingénierie et la mécanique, dont la recherche comprend la mécanique de cellules, microfluidics, et l'utilisation d'un courant électrique de produire les pores temporaires dans la paroi cellulaire et les pores permanents qui auront comme conséquence la mort cellulaire. En cours de cette recherche, Davalos a découvert qu'il pourrait régler des bactéries font signe utilisant les champs électriques.

Dans le travail de travail est supporté par l'institut de tech de la Virginie pour la technologie critique et la science appliquée, Gatenholm et Davalos se sont appliqués cette capacité de contrôle à la cellulose produisant des bactéries et les ont bientôt eues faire la navette de va-et-vient, comme un métier à tisser de nanoscale, assemblant des couches de cellulose dans des architectures en trois dimensions faites sur commande. « Maintenant nous pouvons concevoir les propriétés mécaniques nécessaires pour supporter l'écoulement de fluide de micro-échelle et l'environnement pour les cellules cibles - chondrocytes, par exemple - pour fixer et se développer. Le cadrage de nanofibril comme en le tissu naturel de collagène améliorera grand la force et dureté des échafaudages, » a dit Gatenholm.

La Virginie Tech Intellectual Properties Inc. (www.vtip.org) s'est appliquée pour un brevet pour la technologie microweaving « dielectrophorectic de Gatenholm et de Davalos », qui sera introduite à l'étalage mi-Atlantique d'innovation vendredi 14 novembre, au coin de Hilton McLean Tysons.

Une compagnie neuve, BCGenesis (www.bcgenesis.org/) a été déterminé dans Blacksburg, Va. pour fournir le matériau biocompatible pour guérir le tissu conjonctif mou ou dur, tel que les greffons osseux et le remontage de cartlilage et d'autres applications orthopédiques. Erik Gatenholm de Blacksburg sera le Président.

Apprenez plus au sujet de la recherche de Paul Gatenholm ici : http://www.sbes.vt.edu/people/faculty/primary/gatenholm.html