Myślimy o skorupkach jaj jako delikatnych. Jednak te cienkie, łatwo łamliwe skorupy mogą być kluczem do stworzenia lepszych, silniejszych przeszczepów kostnych dla ludzi.
Naukowcy z University of Massachusetts Lowell (UML) opracowali metodę wykorzystania mikroskopijnych cząstek sproszkowanych skorupek jaj, aby pomóc w wyhodowaniu nowej kości. Ponieważ skorupy jaj są wykonane głównie z węglanu wapnia, materiału, który już mamy w kościach, badacze mają nadzieję, że będzie łatwiej akceptowany przez organizm. Materiał ten może pewnego dnia zostać użyty do naprawy kości dotkniętych wypadkami, wadami wrodzonymi lub chorobą.
„Istnieje ogromna potrzeba opracowania nowych i funkcjonalnych materiałów do naprawy i regeneracji uszkodzonej kości”, mówi Gulden Camci-Unal, profesor inżynierii chemicznej w UML, który kierował badaniami. „W naszym laboratorium lubimy niekonwencjonalne podejście; patrzymy na przyrodę i staramy się zobaczyć, co możemy wykorzystać, co już istnieje. ”
Każdego roku na świecie są miliony operacji przeszczepu kości. Kawałki kości użyte do przeszczepów mogą pochodzić z ciał własnych pacjentów lub z zwłok, a także z różnych materiałów syntetycznych. Ale nie wszystkie przeszczepy są udane. Czasami przeszczepy nie indukują tworzenia kości, a czasem są odrzucane przez ciało.
Metoda Camci-Unala, ostatnio opisana w czasopiśmie Biomaterials Science, polega na użyciu pokruszonych cząstek skorupy jaja do wzmocnienia hydrożeli - sieci polimerów, które mogą pomieścić duże ilości wody przy jednoczesnym zachowaniu ich struktury. Same w sobie hydrożele są miękkie i miękkie; skorupy jaj pomagają je wzmocnić. Materiał służy następnie jako rusztowania 3D dla osteoblastów lub komórek kostnych.
Gulden Camci-Unal, z prawej, z doktorantką Xinchen Wu (UML) Camci-Unal mówi, że używanie skorupek jaj jest bardzo proste. To nie jest coś syntetycznego, co trzeba zaprojektować w laboratorium. Jest łatwo dostępny. Zwykle jest również marnowane.
„Staramy się tutaj zastosować prostsze podejście, które może przynieść korzyści zarówno środowisku, jak i naukom biomedycznym” - mówi.
Zespół Camci-Unal odniósł sukces z materiałem w laboratorium; nie został jeszcze przetestowany na zwierzętach lub ludziach. Następnym krokiem będzie badanie lekarzy w celu zrozumienia potrzeb pacjentów. Zespół złożył wniosek o patent na ten materiał i nadal go studiuje, przeprowadzając dalsze testy w skali mikro i nano, aby lepiej zrozumieć, jak działa.
„Staramy się zasadniczo zrozumieć, jakie właściwości powinniśmy poprawić, aby materiał był pomocny dla ludzi”, mówi Camci-Unal.
Brian Amsden, profesor inżynierii biomedycznej na Queens University w Ontario, mówi, że widział, jak badacze próbują wytwarzać syntetyczną kość przy użyciu różnych materiałów, ale nigdy skorupek jaj. Istnieją syntetyczne przeszczepy na bazie siarczanu wapnia, kolagenu bydlęcego, a nawet koralowca.
„Jest to szczególnie innowacyjne pod tym względem” - dodaje, dodając, że skorupka jaja jest tania i łatwo dostępna i potencjalnie pomaga lepiej naśladować skład kości ludzkiej niż materiały niebiologiczne.
Amsden mówi, że istnieje ogromne zapotrzebowanie na syntetyczne materiały do przeszczepu kości. Kość Zwłok może być trudna do znalezienia, a własna kość pacjenta musi zostać zebrana podczas operacji inwazyjnej. „Zniszczyłeś jeden obszar, teraz musisz wyleczyć dwa” - dodaje. Obecnie dostępne syntetyki są zwykle słabsze niż autentyczna kość, szczególnie podczas zginania lub toczenia.
Camci-Unal ma nadzieję, że pewnego dnia materiał może zostać zmieszany z komórkami pacjenta i zastosowany do konstruktu 3D w celu wyhodowania implantu o prawidłowym kształcie i rozmiarze. Ponieważ implant zawierałby już komórki pacjenta, prawdopodobieństwo odrzucenia byłoby mniejsze. Implanty mogą naprawiać kości uszkodzone w wyniku wypadków samochodowych, walki, starzenia się, raka lub innej liczby urazów lub wad wrodzonych. Materiał ten mógłby również potencjalnie zostać wykorzystany do wyhodowania nowych ścięgien, chrząstki i zębów.
Jeśli się powiedzie, wynalazek z pewnością nada nowe znaczenie terminowi „chodzenie po skorupkach jaj”.
