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La nuova fasciatura assorbe la molecola pro-curativa per migliorare la riparazione dell'osso

I ricercatori alla Duke University hanno costruito una fasciatura che cattura e tiene una molecola pro-curativa al sito di una rottura dell'osso per accelerare e migliorare il trattamento curativo naturale.

In uno studio di prova-de-principio con i mouse, la fasciatura ha contribuito ad accelerare la formazione e il vascularization del callo per raggiungere la migliore riparazione dell'osso entro tre settimane.

La ricerca si dirige verso un metodo generale per il miglioramento della riparazione dell'osso dopo che danno che potrebbe applicarsi ai prodotti medici quali le fasciature, i rivestimenti dell'innesto o gli innesti biodegradabili dell'osso per i difetti critici.

I risultati compaiono online il 12 dicembre nei materiali avanzati del giornale.

Nel 2014, Shyni Varghese, professore di assistenza tecnica biomedica, l'ingegneria e scienza dei materiali meccanica e ortopedia a duca, stava studiando come i biomateriali popolari fatti del fosfato di calcio promuovono la riparazione e la rigenerazione dell'osso. Il suo laboratorio ha scoperto che l'adenosina della biomolecola svolge un ruolo particolarmente grande nello stimolo della crescita dell'osso.

Dopo che ulteriore studi, hanno trovato che l'organismo sommerge naturalmente l'area intorno ad una nuova lesione dell'osso dalle molecole pro-curative dell'adenosina, ma quei localmente alti livelli rapidamente sono metabolizzati e non durano lungamente. Varghese si è domandato se mantenere quei alti livelli per più lungamente aiutasse il trattamento curativo.

Ma c'era una cattura.

L'adenosina è onnipresenta in tutto l'organismo nei bassi livelli ed esegue molte funzioni importanti che hanno niente a che fare con la guarigione dell'osso. Per evitare gli effetti secondari indesiderati, abbiamo dovuto trovare un modo tenere l'adenosina localizzata al tessuto nocivo ed ai livelli appropriati.„

Shyni Varghese, professore, Duke University

La soluzione di Varghese era di lasciare l'organismo dettare i livelli di adenosina mentre aiutava il biochimico attacca intorno la lesione un po'più lungamente. Lei e Yuze Zeng, un dottorando nel laboratorio di Varghese, hanno progettato una fasciatura del biomateriale applicata direttamente all'osso rotto che contiene le molecole del boronate che afferrano sull'adenosina. Tuttavia, le obbligazioni fra le molecole non durano per sempre, che permette un ad emissione lenta di adenosina dalla fasciatura senza accumularsi altrove nell'organismo.

Nello studio corrente, Varghese ed i suoi colleghi in primo luogo hanno dimostrato che i biomateriali porosi incorporati con i boronates erano capaci di cattura dell'impulso locale di adenosina che segue una lesione. I ricercatori poi hanno applicato le fasciature innescate per catturare la propria adenosina di ospite o le fasciature hanno precaricato con adenosina alle fratture della tibia in mouse.

Dopo più di una settimana, i mouse trattati con entrambi i tipi di fasciature stavano guarendo velocemente di quelle con le fasciature non innescate per catturare l'adenosina. Dopo tre settimane, mentre tutti i mouse nello studio hanno mostrato la guarigione, quelli hanno trattato con l'uno o l'altro gentile di migliore formazione adenosina-retinata dell'osso indicata fasciatura, di più alto volume dell'osso e di migliore vascularization.

I risultati hanno mostrato che non solo le fasciature dell'adenosina-intrappolamento promuovono guarire, essi funzionano se stanno intrappolando l'adenosina indigena o artificialmente sono caricati con, che ha implicazioni importanti nel trattamento delle fratture connesse con invecchiamento ed osteoporosi.

“Il nostro lavoro precedente ha indicato che i pazienti con osteoporosi non producono l'adenosina quando le loro ossa si rompono,„ Yuze hanno detto. “Questi risultati iniziali indicano che queste fasciature potrebbero contribuire a consegnare l'adenosina necessaria per riparare le loro lesioni mentre evitando gli effetti secondari potenziali.„

Varghese e Yuze vedono parecchi altri percorsi in avanti per le applicazioni biomediche pure. Per esempio, immaginano una fasciatura biodegradabile che intrappola l'adenosina per contribuire a guarire le ossa tagliate e poi si decompone nell'organismo. O per i pazienti osteoporotic, una fasciatura permanente che può essere ricaricata con adenosina ai siti che soffrono dalle lesioni ripetute. Egualmente prevedono un gel di lubrificazione armato con adenosina che può contribuire ad evitare le lesioni dell'osso causate tramite l'usura connesse con gli ambulatori uniti ricostruttivi o altri innesti medici.

“Abbiamo dimostrato che questo è un approccio possibile e file un brevetto per le unità ed i trattamenti futuri, ma ancora abbiamo parecchio da fare,„ ha detto Varghese. “Le fasciature hanno potuto essere costruite per catturare e tenere più efficientemente sopra ad adenosina. E naturalmente anche dobbiamo scoprire se questi risultati tengono in esseri umani o potremmo causare tutti gli effetti secondari.„

Source:
Journal reference:

Zeng, Y., et al. (2019) In Vivo Sequestration of Innate Small Molecules to Promote Bone Healing. Advanced Materials. doi.org/10.1002/adma.201906022.