Các hạt nano định hướng từ tính có thể giúp chữa lành xương gãy

Anonim

Các hạt nano định hướng từ tính có thể giúp chữa lành xương gãy

Y khoa

Colin Jeffrey

Ngày 25 tháng 11 năm 2014

Các nhà nghiên cứu đã phát triển các hạt nano từ tính có thể được sử dụng để giúp tái tạo xương (Ảnh: Shutterstock)

Khi xương bị gãy nghiêm trọng trong cơ thể con người, hoặc một bộ phận giả được ghép xương, cấy ghép xương cũng thường được yêu cầu để đảm bảo sửa chữa cơ học vững chắc. Tuy nhiên, một mảnh ghép loại bỏ xương từ một khu vực khác của cơ thể có thể là một thủ tục đau đớn và xâm lấn, và kích thích cơ học cần thiết để tái tạo xương tiếp tục trong điều trị sau phẫu thuật trở thành vấn đề nếu bệnh nhân bất động nghiêm trọng. Để giải quyết những vấn đề này, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng phủ các hạt nano từ tính bằng protein và sau đó hướng chúng từ tính đến vị trí tổn thương có thể giúp kích thích tế bào gốc tái tạo xương.

Xương đã được ghép được chữa lành tốt nhất bằng các phương pháp tải động - nghĩa là chuyển động và tập thể dục - để thúc đẩy cái được gọi là cơ chế vận chuyển, trong đó liên kết vật lý và kích thích cơ học của xương ghép gây ra hiệu ứng tầng của các tín hiệu sinh hóa, giải phóng hormone, tái tạo tế bào gốc, phát triển mô và vô số các quá trình khác kết hợp với nhau để đảm bảo sửa chữa hiệu quả.

Thật không may, khi các biến chứng, chẳng hạn như bệnh nhân bất động, loại trừ việc áp dụng tải động hoặc một tình trạng y tế, chẳng hạn như rối loạn xương, có nghĩa là họ chỉ đơn giản là thiếu xương cần thiết để ghép, sau đó phục hồi thường kéo dài, chậm, quá trình phức tạp mà tất cả quá thường xuyên một phần hoặc hoàn toàn không thành công.

Tuy nhiên, phương pháp hạt nano từ tính được sử dụng bởi các nhà nghiên cứu y tế từ các trường đại học Keele và Nottingham ở Anh, được cho là có thể đưa vật liệu thẳng đến vị trí chấn thương mà không cần phẫu thuật. Sau đó, có thể điều khiển từ xa các hạt nano để tạo ra lực cơ học và duy trì quá trình tái tạo xương thông qua việc cung cấp tế bào gốc và giải phóng protein kích thích tăng trưởng.

"Các liệu pháp tiêm cho y học tái tạo cho thấy tiềm năng lớn như một con đường xâm lấn tối thiểu để giới thiệu tế bào gốc điều trị, phương tiện vận chuyển thuốc và vật liệu sinh học hiệu quả đến các vị trí vết thương", James Henstock, Ph.D. người lãnh đạo nghiên cứu. "Trong nghiên cứu của chúng tôi, chúng tôi đã phủ các hạt nano từ tính với các protein nhắm mục tiêu cụ thể sau đó điều khiển chúng từ xa bằng một từ trường bên ngoài để mô phỏng bài tập. Chúng tôi muốn tìm hiểu làm thế nào điều này có thể ảnh hưởng đến các tế bào gốc được tiêm và khả năng phục hồi xương chức năng của chúng. "

Các thử nghiệm ban đầu của phương pháp này được tiến hành trên xương đùi gà (xương đùi) và collagen hydrogel mô (protein cấu trúc động vật lơ lửng trong một loại polymer có hàm lượng nước cao). Trong cả hai trường hợp, các nhà nghiên cứu đều cho rằng có sự gia tăng rõ rệt về sự phát triển và mật độ xương mà không gây ra bất kỳ căng thẳng cơ học nào cho cấu trúc hoặc mô xung quanh.

"Công việc này chứng minh rằng việc cung cấp các tín hiệu cơ học phù hợp kết hợp với việc giải phóng các yếu tố tăng trưởng có kiểm soát đối với các liệu pháp tế bào tiêm này có thể có tác động đáng kể trong việc cải thiện sự phát triển của xương, " Tiến sĩ Henstock nói. "Nó cũng có khả năng cải thiện các phương pháp kỹ thuật mô cho y học tịnh tiến. "

Kết quả duy nhất của nghiên cứu này không phải là nó chỉ là một cách sử dụng khác cho các hạt nano từ tính, nó cũng có tiềm năng trong việc làm sạch các vết dầu loang, cải thiện phát hiện ung thư và giúp thu nhỏ khối lượng lưu trữ kỹ thuật số. Lần này, các hạt nano đang được sử dụng cho cả hai tính chất vật lý độc đáo của chúng trong việc hỗ trợ kích thích cơ học cung cấp tiềm năng cung cấp vật liệu sinh học được nhắm mục tiêu như một giải pháp y tế tổng thể trong một gói.

Nghiên cứu này là một nghiên cứu được tài trợ bởi Hội đồng nghiên cứu khoa học sinh học và công nghệ sinh học (BBSRC) do James Henstock, tiến sĩ, phối hợp với Alicia El Haj, tiến sĩ, và các đồng nghiệp tại Viện khoa học của Đại học Keele và Công nghệ trong Y học, và Tiến sĩ Kevin Shakesheff, từ Trường Dược của Đại học Nottingham.

Nghiên cứu được công bố gần đây trên tạp chí Tế bào gốc tế bào gốc .

Nguồn: Đại học Keele

Các nhà nghiên cứu đã phát triển các hạt nano từ tính có thể được sử dụng để giúp tái tạo xương (Ảnh: Shutterstock)