Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Mocowanie implantu w skali nano

Recommended Posts

Innowacyjna powłoka pokrywająca powierzchnię implantów może zrewolucjonizować transplantologię - twierdzą autorzy nowej technologii wytwarzania tych "inteligentnych" tworzyw. 

Metodę opracowali specjaliści z brytyjskiej Rady Nauki i Zakładów Naukowych (STFC). Wytworzony przez nich materiał pozwala na silne i precyzyjne przyłączanie implantów do żywej tkanki kostnej, zmniejszając tym samym ryzyko ich poluzowania lub zaburzenia ich właściwości mechanicznych. Dotychczasowe analizy wskazują, że trwałość tej powłoki zapewnia dożywotnie funkcjonowanie wszczepianego materiału.

Wynalazek był możliwy dzięki rozwojowi tzw. electrospinningu - procesu, którego nazwę można przetłumaczyć na nasz język jako "elektrowirowanie". Polega on na wykorzystaniu prądu elektrycznego do tłoczenia półpłynnych substancji i wytwarzania z nich bardzo cienkich nici. Końcowy efekt uzyskuje się dzięki wykorzystaniu specjalnie zaprojektowanych, superwąskich dysz. Uzyskane włókna są następnie splatane podobnie do klasycznych tkanin, lecz ich wytrzymałość jest bez porównania większa. 

 

Największym sukcesem specjalistów z STFC było znaczne zwiększenie skali produkcji opisywanego nanomateriału. Technologia pozwala na wytwarzanie go w ilościach pozwalających na pokrywanie miejsca styku implantów ortopedycznych z naturalną kością. Powstający w ten sposób "żywy łącznik" pozwala na uzyskanie lepszego rozkładu naprężeń, zaś wzbogacenie włókien substancjami biologicznie czynnymi pozwala na stymulację wzrostu naturalnej tkanki. Sprawia to, że połączenie staje się po pewnym czasie jeszcze silniejsze. 

Brytyjscy eksperci utworzyli spółkę The Electrospinning Company Ltd (TECL), której zadaniem jest dalsze udoskonalanie electrospinningu. Co ważne, wszelkie opracowane technologie mają być "otwarte" i dostępne dla wszystkich firm i instytucji chętnych do ich wykorzystania. Bez wątpienia pozwoli to na upowszechnienie tej techniki i wprowadzenie jej do masowego użytku w przemyśle. Bardzo możliwe, że uda się w ten sposób stworzyć także technologie "wirowania" różnych materiałów istotnych dla innych gałęzi przemysłu.

Za swój wysiłek badacze z STFC i TECL otrzymali niedawno nagrodę "Medical Futures Innovation Award", przyznawaną dla autorów najbardziej innowacyjnych i obiecujących technologii medycznych. Dr Robert Stevens, szef obu organizacji, nie ukrywa swojej radości: ta nagroda jest istotnym krokiem naprzód z myślą o przyszłości pacjentów wymagających implantów chirurgicznych, a ja jestem prawdziwie przejęty tym, że właśnie ta idea została wybrana za najlepszą spośród kilkuset zgłoszonych propozycji. Nasza nagroda będzie przekazana na dalsze badania pozwalające na spełnienie obecnych i przyszłych potrzeb pacjentów ortopedycznych.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Nowe analizy kości, która posłużyła do odkrycia i zidentyfikowania denisowian, zdradzają kolejne sekrety tego tajemniczego gatunku człowieka. Cyfrowa rekonstrukcja paliczka dowodzi, że palce denisowian były bardziej podobne do palców Homo sapiens niż do neandertalczyków.
      W 2008 roku w Denisowej Jaskini znaleziono fragment kości małego palca. Dwa lata później świat obiegła wiadomość, że należał on do gatunku odmiennego zarówno od neandertalczyków jak i ludzi współczesnych. W ten sposób dowiedzieliśmy się o istnieniu denisowian.
      Wspomniana kość została podzielona na dwie części. Jedna z nich, bliższa samej dłoni, trafiła do Instytutu Maksa Plancka, gdzie przeszła badania i to na jej podstawie zidentyfikowano denisowian, drugą część wysłano na Univerity of Berkeley.
      Teraz porównano analizy DNA obu części, by upewnić się, że należały do tej samej osoby i wykonano cyfrową rekonstrukcję całej kości. To nie zrewolucjonizuje naszej wiedzy o morfologii denisowian, ale rzuci nieco światła na tę kwestię, mówi paleoantropolog Bence Viola z University of Toronto.
      Kość została odkryta przez rosyjskich archeologów pracujących pod kierunkiem Anatolija Derewianko. Zdecydowano się ją podzielić i wysłać do dwóch specjalistycznych laboratoriów, by te spróbowały dokonać analizy genomu. Po tym, jak uczeni z Instytutu Genetyki Ewolucyjnej im. Maksa Plancka w Lipsku zsekwencjonowali DNA i okazało się, że należy ono do nieznanego gatunku człowieka, rosyjscy archeolodzy przyznali, że drugi fragment kości wysłali do USA. Uczeni z Niemiec nie mieli zamiaru pozwolić, by Amerykanie ich wyprzedzili i w marcu 2010 opublikowali wyniki badań nad mitochondrialnym DNA (mDNA) kości, a kilka miesięcy później opisali pełne DNA jądrowe (nDNA).
      Denisowa Jaskinia stała się jednym z najważniejszych stanowisk archeologicznych. Znaleziono w niej m.in. szczątki potomka neandertalskiej matki i denisowiańskiego ojca.
      Nie mniej jednak interesujące są losy samej kości, a raczej jej fragmentu, który został wysłany do USA. Trafił on do zespołu genetyka Edwarda Rubina z Lawrence Berkeley Laboratory (LBL). Gdy w Lipsku zespół Svante Pääbo zsekwencjonował mDNA Eva-Maria Geigl z Institute Jacques Monod w Paryżu poprosiła Rubina o przesłanie jej kości, którą dostał od Rosjan. Chciała bowiem zskewencjonować nDNA. Nie mogła sobie z tym poradzić, więc zaczęła pracować nad innymi metodami sekwencjonowania. W tym czasie zespół Paabo opublikował również wyniki badań nad nDNA. W tej sytuacji Rubin poprosił Geigl o zwrot kości. Została ona wysłana z powrotem do USA w 2011 roku, jednak Geigl zachowała sobie próbki i wykonała szczegółowe fotografie. Uczona przez lata próbowała zbadać nDNA, ale jej się to nie udało. W końcu zdecydowała się na publikację danych z mDNA. Dzięki temu potwierdzono, że oba fragmenty pochodzą z tej samej kości, a wykonane przez nią zdjęcia posłużyły do jej cyfrowej rekonstrukcji. Okazało się, że mimo iż denisowianie są bliżej spokrewnieni z neandertalczykami, to ich palce bardziej przypominały palce H. sapiens. Skądinąd wiemy, że zęby denisowian nie przypominają zębów człowieka współczesnego.
      Tymczasem fragment kości wysłany do USA zaginął. Rubin w 2016 roku opuścił LBL i rozpoczął pracę dla przemysłu, a dziennikarzom nie udało się z nim skontaktować. Odkrywca kości, Anatolij Derewianko twierdzi, że w 2011 lub 2012 Rubin wysłał kość do słynnego laboratorium Eske Willersleva z Uniwersytetu w Kopehnadze. Laboratorium nie odpowiedziało dotychczas na pytanie o kość.
      Na razie nie wiadomo zatem, gdzie kość jest, ani w jakim jest tanie. Badania DNA są badaniami destrukcyjnymi i zespół Pääbo musiał częściowo zniszczyć swój fragment kości.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Immunolodzy od dekad próbują tak wytrenować układ odpornościowy biorcy organu, by nie odrzucał on przeszczepu, dzięki czemu możliwe byłoby odstawienie leków immunosupresyjnych. Naukowcy z University of Minnesota wykazali, że jest to możliwe w przypadku naczelnych nieczłowiekowanych.
      Wraz z kolegami z Northwestern University podczas eksperymentów na naczelnych nieczłowiekowatych podtrzymali długoterminowe funkcjonowanie przeszczepionych wysepek Langerhansa pomimo odstawienia leków immunosupresyjnych w 21. dniu po przeszczepie.
      Przeszczep to jedyna szansa dla wielu pacjentów. Jednak po operacji biorcy muszą przyjmować leki immunosupresyjne, które tłumią działanie układ odpornościowego. Zapobiegają one odrzuceniu przeszczepu, jednak jako że tłumią cały układ odpornościowy, osoby je przyjmujące są bardziej narażone na różne zachorowania, od przeziębień po nowotwory. Ponado leki te mają skutki uboczne. U osób je przyjmujących może wystąpić nadciśnienie, uszkodzenie nerek, biegunka czy cukrzyca, a jakby jeszcze tego było mało to są one znacznie mniej skuteczne w długoterminowym zapobieganiu odrzuceniu przeszczepu. Dlatego też naukowcy od dawna próbują wytworzyć u pacjentów tolerancję na przeszczepiony organ.
      Przed niemal 70 lat Peter Medawar udowodnił na myszach, że możliwe jest wytworzenie tolerancji na przeszczepiony organ. Dotychczas jednak udało się to osiągnąć jedynie w przypadku kilku pacjentów.
      Naukowcy z University of Minnesota i Northwestern University zmodyfikowali leukocyty dawcy i wstrzyknęli je biorcy na tydzień przed przeszczepem i dzień po przeszczepie. Dzięki temu okazazło się, u naczelnego nieczłowiekowatego można przeszczepić wysepki Langerhansa i odstawić leki immunosupresyjne. Jeśli metoda taka sprawdziłaby się i na człowieku, być może udałoby się leczyć cukrzycę typu 1., a dalszy rozwój tej metody pozwoliłby na rezygnację z immunosupresji również w przypadkach innych przeszczepów.
      Nasze badanie to pierwsze, które w sposób powtarzalny i bezpieczny indukuje tolerancję na przeszczep u naczelnych nieczłowiekowatych, mówi profesor Bernhard Hering. Pewność, z jaką byliśmy w stanie indukować i utrzymywać tolerancję na transplantacje daje nadzieję, że uzyskane przez nas wyniki są powtarzalne i zostaną powtórzone u pacjentów, u których planuje się przeszczepy wysepek Langerhansa oraz nerek. To otworzyłoby nową epokę w transplantologii.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Nadzieję na skuteczniejsze leczenie osób wymagających przeszczepu komórek krwiotwórczych daje metoda opatentowana przez naukowców z UJ. Badacze analizują substancję, która może lepiej mobilizować komórki niż lek standardowo stosowany u pacjentów.
      W trakcie leczenia nowotworów konieczne bywa przeszczepienie komórek krwiotwórczych. U pacjentów standardowo stosowane są leki, które mobilizują komórki krwiotwórcze, aby te uwalniały się do krwiobiegu. Pobudzenia wymagają też granulocyty, czyli takie komórki, które stanowią pierwszą linię obrony przed infekcjami.
      Mobilizowane komórki krwiotwórcze często przeszczepia się zamiast szpiku kostnego. W tym celu trzeba je pobudzić - zachęcić do opuszczenia szpiku i przejścia do krwi. Obecnie przy przeszczepach pobudza się je się m.in. białkiem rekombinowanym GCSF. Niestety, jest ono drogie i nie u wszystkich pacjentów działa - tłumaczy dr Witold Nowak, finalista Nagrody Naukowej Tygodnika Polityka i laureat stypendium START Fundacji na rzecz Nauki Polskiej. Dr Nowak pracuje na Wydziale Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii na Uniwersytecie Jagiellońskim.
      NOWY ZWIĄZEK NA STARY PROBLEM
      Razem z zespołem badaczy z UJ naukowiec bada inną substancję - protoporfirynę kobaltu, która również pobudza uwalnianie komórek do krwi obwodowej. Na razie doświadczenia prowadzone są na myszach. Okazuje się, że protoporfiryna kobaltu mobilizuje komórki także u tych myszy, które słabo reagują na standardowy lek.
      Uzyskane wyniki to nie tylko niespodzianka naukowa, ale przede wszystkim duży potencjał aplikacyjny - komentuje dr Witold Nowak. Badania przedkliniczne pokazały, że protoporfiryna kobaltu jest skuteczniejsza, niż GCSF. Działa nawet u tych myszy, które w wyniku standardowej procedury uwalniają mniej komórek, niż inne osobniki. Jest zatem szansa, że nasza substancja będzie lepiej działała również u tych pacjentów, którzy słabo reagują na GCSF – uważa naukowiec.
      Dodał, że procedura prowadząca do uwolnienia komórek jest standardowa i stosowana rutynowo. Innowacja polega na zastosowaniu substancji, która nigdy wcześniej nie była do tego używana. Na razie doświadczenia prowadzone są na myszach. Dalsze prace pozwolą ocenić, czy uda się zastosować protoporfirynę kobaltu lub jej pochodne do mobilizacji komórek u pacjentów.
      Naukowcy z Uniwersytetu Jagiellońskiego uzyskali patent amerykański na wykorzystanie protoporfiryny kobaltu, dzięki której można stymulować uwalnianie granulocytów i komórek krwiotwórczych do krwiobiegu u myszy. Badania prowadzone są przez dr Agatę Szade i dr Krzysztofa Szade, biorą w nich też udział dr Jacek Stępniewski i dr Witold Nowak.
      PATENT NA NOWE ZASTOSOWANIE ZNANEJ SUBSTANCJI
      Protoporfiryna kobaltu do tej pory była używana do zwiększania aktywności oksygenazy hemowej-1. Dr Witold Nowak dobrze zna tę substancję, ponieważ badał jej rolę w komórkach szpiku kostnego, mogących tworzyć tkankę tłuszczową, kostną i chrzęstną. Badacz zajmował się kwestią odpowiedzi na stres oksydacyjny.
      Oksygenaza hemowa-1 to enzym, który rozkłada hem czyli protoporfirynę żelaza. Hem to główny składnik hemoglobiny odpowiedzialny za wiązanie tlenu oraz ważny element wielu innych białek. Jest niezbędny dla komórek, ale jego nadmiar wywołuje stres oksydacyjny – wyjaśnił dr Nowak.
      Jak tłumaczy, do tej pory uważano, że nadmiar hemu uszkadza przede wszystkim błony komórkowe. Jego doświadczenia sugerują, że hem może utrudniać naprawę nieprawidłowo zwiniętych nici DNA. Obecnie dr Nowak prowadzi badania nad znaczeniem usuwania nadmiaru hemu przez oksygenazę w utrzymaniu stabilności DNA i zapobieganiu powstawania mutacji w komórkach macierzystych i progenitorowych. Rozpoczął również prace nad rolą hemu w regulacji metabolizmu komórek śródbłonka naczyniowego w trakcie starzenia.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Nowotwory to jedna z głównych przyczyn zgonów w krajach uprzemysłowionych. Wiele z nich potrafimy leczyć lub kontrolować, ale mimo to wciąż umiera na nie duża liczba ludzi. Przyczyną jest zbyt późna diagnoza. Opracowanie metody wczesnego wykrywania rozwijającego się nowotworu pozwoliłoby nie tylko uratować życie wielu ludziom, ale znacząco obniżyłoby koszty terapii.
      Potencjalną metodę ostrzegania o początkach nowotworu opracował profesor Martin Fusseneger ze Szwajcarskiego Instytutu Technologicznego w Zurichu i współpracujący z nim naukowcy. Wykorzystuje ona sieć syntetycznych genów rozpoznających bardzo wczesne etapy rozwoju nowotworów prostaty, płuc, piersi i jelita grubego. Na tych wczesnych etapach dochodzi do zwiększenia poziomu wapnia we krwi i właśnie ten podniesiony poziom wykrywa system Fussenegera.
      Wspomniana sieć genów jest umieszczana w implancie, który wstrzykiwany jest pod skórę, gdzie bez przerwy monitoruje poziom wapnia we krwi. Gdy poziom ten zostaje przez dłuższy czas przekroczony, uruchamiana jest cała kaskada sygnałów, które powodują, że we wstrzykniętej w określone miejsce na skórze zmodyfikowanej genetycznie grupie komórek dochodzi do produkcji melaniny. Na skórze pojawia się widoczne gołym okiem zaciemnione miejsce, które jest sygnałem ostrzegawczym o rozwijającym się nowotworze. Co istotne, sygnał ten pojawia się na długo zanim jeszcze nowotwór można wykryć za pomocą standardowych metod diagnostycznych. Posiadacz implantu powinien wówczas udać się do lekarza w celu specjalistycznej diagnostyki, mówi Fussenegger.
      Naukowcy wykorzystali jako wskaźnik poziom wapnia, gdyż jest on ściśle kontrolowany przez organizm. Kości służą jako bufor regulujący poziom wapnia we krwi. Zbyt duża ilość tego pierwiastka może być sygnałem o rozwoju jednego z czterech wspomnianych typów nowotworów. Wczesna diagnostyka to klucz do sukcesu. Na przykład w przypadku raka piersi szanse na wyleczenie przy wczesnej diagnozie wynoszą aż 98%, podczas gdy przy późnej diagnozie spadają do 25%. Obecnie ludzie trafią do lekarza przeważnie wówczas, gdy guz daje jakieś objawy. Niestety, często jest wówczas zbyt późno, stwierdza Fussenegger.
      Nawiększym ograniczeniem nowej metody jest krótki czas życia implantu. Jak mówi Fussenegger, z literatury specjalistycznej wynika, że po zamknięciu w odpowiednich kapsułach żywe komórki mogą przetrwać około roku. Po tym czasie implant trzeba będzie zapewne wymieniać.
      Na razie naukowcy dysponują wczesnym prototypem implantu. Był on z powodzeniem testowany na myszach i świniach. Profesor Fusseneger mówi, że opracowanie w pełni rozwiniętej wersji dla ludzi oraz proces jej testowania i dopuszczania do użytku potrwają co najmniej 10 lat.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Wykorzystując komórki macierzyste pobrane w pobliżu warstwy granicznej wewnętrznej ludzkiej siatkówki, naukowcy z Uniwersyteckiego College'u Londyńskiego i Moorfields Eye Hospital przywrócili wzrok szczurom. Mają nadzieję, że zabieg uda się także w przypadku naszego gatunku, co pozwoliłoby na leczenie chorych np. z jaskrą.
      Brytyjczycy sądzą, że udało im się odtworzyć "zasoby" komórek zwojowych siatkówki, których aksony tworzą pasmo wzrokowe (rozciąga się ono od skrzyżowania wzrokowego do podkorowego ośrodka wzrokowego - ciała kolankowatego bocznego).
      Za zgodą rodzin akademicy pobrali z oczu przeznaczonych do przeszczepu rogówki próbki komórek macierzystych współistniejącego z neuronami i wspomagającego ich funkcje gleju Müllera. Trafiły one do hodowli laboratoryjnych i przekształciły się w komórki zwojowe siatkówki. Następnie wszczepiono je do oczu gryzoni.
      Ponieważ szczury nie miały wcześniej komórek zwojowych siatkówki, były ślepe. Po przeszczepie elektrody mocowane do łba ujawniły, że mózg reaguje na światło o niewielkim natężeniu.
      Dr Astrid Limb podkreśla, że choć jeszcze daleko do operacji w klinikach okulistycznych, poczyniono ważny krok naprzód w kierunku leczenia jaskry i chorób pokrewnych. W przebiegu jaskry podwyższone ciśnienie w gałce ocznej prowadzi do nieodwracalnego uszkodzenia nerwu wzrokowego oraz właśnie komórek zwojowych siatkówki.
      Przypomnijmy, że badania zespołu dr. Toma Reha z Uniwersytetu Waszyngtońskiego z 2008 r. wykazały, że nie tylko glej Müllera młodych ssaków jest zdolny do podziałów, w wyniku których powstają komórki progenitorowe, zdolne do rozwijania w nowe neurony. Dorosły glej także może zostać ponownie zastymulowany do podziałów.
×
×
  • Create New...