Nueva tecnología para controlar el movimiento de las bacterias que producen la celulosa - biomaterial y potencial médico del implante

Dos ingenieros de la tecnología de Virginia han puesto bacterias para trabajar como tejedores minúsculos de biomateriales y de implantes médicos.

Paul Gatenholm y Rafael Davalos, miembros del profesorado con la tecnología de Virginia despiertan la escuela de la universidad del bosque de la ingeniería biomédica, han desarrollado una nueva tecnología para controlar el movimiento de las bacterias que producen la celulosa. El uso de la celulosa bacteriana (BC) para los biomateriales se ha limitado porque sus propiedades mecánicas no pueden ser controladas más allá de capas finas, flexibles. La invención permitirá el mando exacto de los tejedores minúsculos para poderlas conducir a las formas que soportarán incremento del tejido del cartílago y del hueso y otros biomateriales complejos, según Gatenholm.

Apenas como las mariposas y las arañas producen fibras, haga tan las bacterias del xylinum del acetobacter. Hace aproximadamente cinco años, Gatenholm, entonces en la Universidad Tecnológica de Chalmers en Suecia, se preguntaba si él podría controlar la producción de celulosa bacteriana y si el material era biocompatible.

Él descubrió que las bacterias crearían capas de la fibra para ajustar un patrón. “El material está como el colágeno,” el tejido conectivo natural producido por la carrocería, él dijo. Él entonces puso un pedazo sello-clasificado franqueo A.C. de material bajo la piel en una rata y estuvo satisfecho para ver que no había infección y ningún rechazo. “Había integración muy bonita,” dijo a Gatenholm.

“Porque está A.C. el cerca de 99 por ciento de agua, es suave y flexible,” él dijo. “La única desventaja era células no podría pasar a través porque no era porosa. Pusimos tan partículas de la cera en los andamios y las bacterias los hicieron girar alrededor, después fundimos la cera fuera.”

Para dirigir la necesidad de la comunidad médica de pequeños vasos sanguíneos, las personas de Gatenholm en Chalmers tenían los tubos de la producción de las bacterias. En 2006, los científicos habían desarrollado un proceso para crear los tubos de cualquier talla o forma. El gobierno sueco ofreció el financiamiento para aumenta proporcionalmente y Gatenholm y sus colegas comenzaron una compañía para producir los vasos sanguíneos. Arterion (http://www.arterion.se/), ahora está haciendo los estudios animales. (Gatenholm ha comenzado tres compañías basadas en su investigación en la universidad de Chalmers.)

“Ahora debo listo observar qué bueno adicional puede hacer A.C.,” dije a Gatenholm, que ensambló la tecnología de Virginia el año pasado como profesor de la ciencia material y de la ingeniería, el afiliado del centro de la tecnología de Virginia para los biomateriales curativos, y miembro del profesorado del adjunto con el instituto universitario del bosque de la estela para el remedio regenerador.

Una meta es la creación del cartílago - específicamente, la creación de los andamios que serían ocupados por los chondrocytes - las células que producen el cartílago. “Construiríamos un andamio poroso en la forma de una nariz o de un oído como estructura para que los chondrocytes se trasladen a - en la carrocería, no en un biorreactor. El andamio sería parte A.C. del proceso curativo.”

Otra necesidad médica incumplida grande es una manera de reemplazar déficits grandes del hueso, tales como un pedazo de cráneo, así que la gente no tendrá que tener implantes del metal. Gatenholm propone el crear A.C. de un andamio que incorpore el hydroxyapatite, el calcio que contiene y fosforado minerales que es la base del hueso. “Podemos crear un material que permita que a hueso ocurra el proceso curativo - o aún lo estimulamos.”

Las formas necesarias se pueden crear usando A.C. con la porosidad que permitirá que las células naturales crezcan, pero el reto ha sido la falta de control de propiedades mecánicas - la rigidez requerida para los andamios del cartílago y del hueso.

La solución se presentó cuando Gatenholm encontró a Davalos, profesor adjunto de la ciencia de ingeniería y los mecánicos, cuya investigación incluye a mecánicos de la célula, microfluidics, y el uso de una corriente eléctrica de crear los poros temporales en la pared celular y los poros permanentes que darán lugar a muerte celular. En curso de esta investigación, Davalos descubrió que él podría controlar bacterias indica usando campos eléctricos.

En trabajo del trabajo es soportado por el instituto de la tecnología de Virginia para la tecnología crítica y la ciencia aplicada, Gatenholm y Davalos aplicaron esta capacidad del mando a la celulosa produciendo bacterias y pronto las tenían ida y vuelta acompasada de adelante hacia atrás, como un telar del nanoscale, montando capas de la celulosa en configuraciones tridimensionales de encargo. “Ahora podemos dirigir las propiedades mecánicas necesarias para soportar el flujo flúido de la microescala y el ambiente para las células de objetivo - chondrocytes, por ejemplo - para sujetar y para crecer. La alineación del nanofibril por ejemplo en tejido natural del colágeno perfeccionará grandemente la fuerza y rigidez de andamios,” dijo a Gatenholm.

Virginia Tech Properties Intelectuales Inc. (www.vtip.org) ha solicitado una patente para la tecnología “microweaving” dielectrophorectic de Gatenholm y de Davalos, que será introducida en el escaparate del Atlántico medio de la innovación el viernes 14 de noviembre, en la esquina de Hilton McLean Tysons.

Una nueva compañía, BCGenesis (www.bcgenesis.org/) se ha establecido en Blacksburg, Va. para ofrecer el material biocompatible para curar el tejido conectivo suave o duro, tal como injertos del hueso y repuesto del cartlilage y otros usos ortopédicos. Erik Gatenholm de Blacksburg será el CEO.

Aprenda más sobre la investigación de Paul Gatenholm aquí: http://www.sbes.vt.edu/people/faculty/primary/gatenholm.html