Магнитно насочените наночастици могат да помогнат за лечението на счупени кости

Anonim

Магнитно насочените наночастици могат да помогнат за лечението на счупени кости

медицински

Колин Джефри

25 ноември 2014 г.

Изследователите са разработили магнитни наночастици, които могат да бъдат използвани за подпомагане на регенерирането на костите (Image: Shutterstock)

Когато костите са тежко счупени в човешкото тяло или имплантирана е костна сплав, често се изисква и костна присадка, за да се осигури солидна механична поправка. Въпреки това, присадката, която премахва костта от друга област на тялото, може да бъде болезнена и инвазивна процедура и механичната стимулация, необходима за продължително възстановяване на костите при постоперативна терапия, става проблематична, ако пациентът е силно обездвижен. За да се справят с тези проблеми, изследователите са открили, че покриването на магнитни наночастици с протеини и след това тяхното насочване по магнитно поле към мястото на увреждането може да помогне да се стимулират стволовите клетки да регенерират костите.

Костите, които са били присадени, са най-добре излекувани, използвайки методи на динамично натоварване - това е движение и упражнения - за насърчаване на това, което е известно като механично трансдукция, където физическото свързване и последващата механична стимулация на присадени кости предизвикват каскаден ефект на биохимични сигнали,, регенериране на стволови клетки, растеж на тъкани и безброй други процеси, които всички се съчетават, за да осигурят ефективен ремонт.

За съжаление, когато усложненията, като например обездвижването на пациент, изключват прилагането на динамично натоварване или медицинско състояние, като например скелетно разстройство, означава, че те просто нямат допълнителната кост, необходима за присаждане, а след това оздравяването често е дълго, бавно, сложен процес, който твърде често е частично или напълно неуспешен.

Методът с покритие от магнитни наночастици, използван от медицински изследователи от университетите Keele и Nottingham във Великобритания обаче, твърди, че е в състояние да насочва материали направо към мястото на нараняване без необходимост от операция. Тогава е възможно динамично манипулиране на наночастиците, за да се произведат механични сили и да се поддържа процеса на регенериране на костите чрез доставката на стволови клетки и поетапно освобождаване на протеин стимулиращ растежа.

"Инжекционните терапии за регенеративна медицина показват голям потенциал като минимално инвазивен път за ефективно въвеждане на терапевтични стволови клетки, превозни средства за доставяне на лекарства и биоматериали за ранни места", каза д-р Джеймс Хенсток. който ръководи проучването. "В нашето изследване ние покрихме магнитните наночастици със специфични насочващи протеини, след което ги контролирахме дистанционно с външно магнитно поле, за да симулираме упражненията." Искахме да научим как това може да повлияе върху инжектираните стволови клетки и тяхната способност да възстановяват функционалната кост.

Първоначалните изпитвания на този метод са проведени върху фетални кости на бедрената кост (бедрената кост) и тъканно инженерния колагенен хидрогел (животински структурен протеин, суспендиран в полимер с високо съдържание на вода). И в двата случая изследователите твърдят, че има значително повишаване на костното развитие и плътността, без да причинява механичен стрес на конструкцията или на околната тъкан.

"Тази работа демонстрира, че осигуряването на подходящи механични знаци във връзка с контролирано освобождаване на растежни фактори на тези инжекционни клетъчни терапии може да има значително влияние върху подобряването на растежа на костите", каза д-р Хенсток. "Това би могло също така да подобри подходите за тъканно инженерство за транслационна медицина."

Уникалният резултат от това изследване не е, че това е просто друга употреба на магнитни наночастици, които също притежават потенциал за почистване на петролните разливи, подобряват откриването на рак и помагат за свиване на цифровото съхранение. Този път наночастиците се използват както за техните уникални физични свойства в подпомагането на механичната стимулация, така и за осигуряване на потенциал за целенасочено доставяне на биоматериали като общо медицинско решение в една опаковка.

Изследването е проведено от д-р Джеймс Хенсток в сътрудничество с д-р Алисия Ел Хай и колеги от Института за наука и науки на университета Keele. Технология в медицината и д-р Кевин Шейшеф, от Университета в Нотингамското фармацефтиално училище.

Изследването е публикувано наскоро в списанието Stem Cells Translational Medicine .

Източник: Кийл Университет

Изследователите са разработили магнитни наночастици, които могат да бъдат използвани за подпомагане на регенерирането на костите (Image: Shutterstock)