Nuova tecnologia per gestire il moto dei batteri che producono la cellulosa - biomateriale e potenziale medico dell'innesto

Due ingegneri di tecnologia della Virginia hanno messo i batteri per lavorare come tessitori minuscoli dei biomateriali e degli innesti medici.

Paul Gatenholm e Rafael Davalos, docenti con il banco di Wake Forest University di tecnologia della Virginia di assistenza tecnica biomedica, hanno sviluppato una nuova tecnologia per gestire il moto dei batteri che producono la cellulosa. L'uso di cellulosa batterica (BC) per i biomateriali è stato limitato perché i sui beni meccanici non possono essere controllati oltre i livelli sottili e flessibili. L'invenzione permetterà il controllo preciso dei tessitori minuscoli in moda da poterli guidare essi alle forme che supporteranno la crescita del tessuto dell'osso e della cartilagine ed altri biomateriali complessi, secondo Gatenholm.

Appena come le farfalle ed i ragni producono le fibre, così faccia i batteri di xylinum dell'acetobacter. Circa cinque anni fa, Gatenholm, poi all'università tecnologica di Chalmers in Svezia, si è domandato se potesse gestire la produzione di cellulosa batterica e se il materiale fosse biocompatibile.

Ha scoperto che i batteri avrebbero creato i livelli della fibra per misura un modello. “Il materiale è tanto come il collageno,„ il tessuto connettivo naturale prodotto dall'ente, ha detto. Poi ha collocato BC un pezzo bollo di taglia dell'affrancatura di materiale sotto l'interfaccia in un ratto ed era soddisfatto per vedere che non c'fosse infezione e nessun rifiuto. “C'era integrazione molto piacevole,„ ha detto Gatenholm.

“Poiché BC è circa 99 per cento dell'acqua, è morbido e flessibile,„ ha detto. “Il solo svantaggio era celle non potrebbe passare da parte a parte perché non era poroso. Così abbiamo collocato le particelle della cera sulle impalcature ed i batteri le hanno filate intorno, quindi abbiamo fuso la cera fuori.„

Per rispondere all'esigenza della comunità medica di piccoli vasi sanguigni, il gruppo di Gatenholm a Chalmers ha avuto i tubi dei prodotti dei batteri. Da ora al 2006, gli scienziati avevano sviluppato un procedimento per la creazione dei tubi di tutta la dimensione o forma. Il governo svedese ha fornito il finanziamento per sottopone a operazioni di disgaggio su e Gatenholm ed i suoi colleghi hanno fondato una società per produrre i vasi sanguigni. Arterion (http://www.arterion.se/), ora sta facendo gli studi sugli animali. (Gatenholm ha fondato tre società basate sulla sua ricerca all'università di Chalmers.)

“Ora devo pronto esaminare che buon supplementare BC può fare,„ ho detto Gatenholm, che ha unito l'anno scorso la tecnologia della Virginia come professore di scienza e di assistenza tecnica dei materiali, la filiale del centro di tecnologia della Virginia per i biomateriali curativi e docente dell'aggiunta con l'istituto di Wake Forest University per medicina a ricupero.

Uno scopo è la creazione di cartilagine - specificamente, la creazione delle impalcature che sarebbero occupate dai chondrocytes - le celle che producono la cartilagine. “Costruiremmo un'impalcatura porosa sotto forma di un radiatore anteriore o di un orecchio come struttura affinchè i chondrocytes entriamo in - nell'organismo, non in un bioreattore. BC l'impalcatura fa parte del trattamento curativo.„

Un altro grande bisogno medico insoddisfatto è un modo sostituire i grandi deficit dell'osso, quale un pezzo di cranio, in modo dalla gente non dovrà avere innesti del metallo. Gatenholm propone di creare BC un'impalcatura che comprende il hydroxyapatite, calcio contenente e fosforoso minerali che è la base dell'osso. “Possiamo creare un materiale che permette che all'osso il trattamento curativo abbia luogo - o persino lo stimoliamo.„

Le forme necessarie possono essere create facendo uso di BC con la porosità che permetterà che le celle naturali si sviluppino, ma la sfida è stata la mancanza di controllo dei beni meccanici - la rigidezza richiesta per le impalcature dell'osso e della cartilagine.

La soluzione si è presentata quando Gatenholm ha incontrato Davalos, assistente universitario di scienza di assistenza tecnica e meccanici, di cui la ricerca include i meccanici delle cellule, microfluidics e l'uso di una corrente elettrica creare i pori temporanei nella parete cellulare ed i pori permanenti che provocheranno la morte delle cellule. Nel corso di questa ricerca, Davalos ha scoperto che potrebbe gestire i batteri fa segno a facendo uso dei campi elettrici.

Nel lavoro del lavoro è supportato dall'istituto di tecnologia della Virginia per la tecnologia critica e la scienza applicata, Gatenholm e Davalos hanno applicato questa abilità di controllo alla cellulosa producendo i batteri e presto li hanno avuti muoversi avanti e indietro, come un telaio del nanoscale, montante i livelli della cellulosa nelle architetture tridimensionali su ordinazione. “Ora possiamo costruire i beni meccanici necessari per supportare la quantità di fluido di microscala e l'ambiente per le cellule bersaglio - chondrocytes, per esempio - per fissare e svilupparci. L'allineamento del nanofibril quale nel tessuto naturale del collageno notevolmente migliorerà la resistenza e rigidezza delle impalcature,„ ha detto Gatenholm.

La Virginia Tech Intellectual Properties Inc. (www.vtip.org) ha fatto domanda per un brevetto per la tecnologia “microweaving„ dielectrophorectic di Davalos e di Gatenholm, che sarà introdotta alla vetrina medio-atlantica dell'innovazione venerdì 14 novembre, all'angolo di Hilton McLean Tysons.

Una nuova società, BCGenesis (www.bcgenesis.org/) è stato stabilito in Blacksburg, Va. per fornire materiale biocompatibile per la guarigione del tessuto connettivo molle o duro, quali gli innesti dell'osso e sostituzione di cartlilage ed altre applicazioni ortopediche. Erik Gatenholm di Blacksburg sarà il CEO.

Impari più circa la ricerca di Paul Gatenholm qui: http://www.sbes.vt.edu/people/faculty/primary/gatenholm.html