Biomateriali postajajo pomemben del mnogih terapevtskih in diagnostičnih postopkov in raziskave na tem področju hitro naraščajo. Nekatera najbolj zanimiva področja so ortopedija , oftalmologija , zdravljenje raka in zobozdravstvena oskrba.
Biomaterial je snov, ki je bila zasnovana tako, da ima obliko, ki se uporablja za usmerjanje poteka terapevtskega ali diagnostičnega postopka .
Čeprav se veliko študij o biomaterialih izvaja na živalskih modelih ali in vitro v tem trenutku, znanstveniki napovedujejo, da se bodo rezultati kmalu uporabili pri ljudeh.
Oftalmologija in BioMateriali
Amniotska membrana (AM) se že več let uporablja pri rekonstruktivni operaciji očesa. V zadnjem času so bile predlagane nove tehnike, ki bi nadomestile roženico bolj učinkovito. Ta operacija se pogosto izvaja, kadar obstaja trajna poškodba oči zaradi bolezni ali kemičnih opeklin.
AM se pridobiva iz najglobljega sloja posteljice in ima protivnetna in proti-brazgotinjenja, zaradi česar je dober membranski nadomestek. Tkivo AM je naravno tanko in zamegljeno, kar lahko vpliva na vizijo osebe. Znanstveniki zdaj raziskujejo načine za povečanje in optično razjasnitev AM z ustvarjanjem tkivnega laminata. Verjamejo, da bodo njihove ugotovitve pomagale napredovati AM na način, ki bi bolje uporabil material v rekonstruktivni operaciji človeškega očesa.
Biomateriali za izboljšanje diagnostike in zdravljenja raka
Pri zdravljenju raka je bil dosežen tudi velik napredek pri uporabi različnih biomaterialov. Ti vključujejo uporabo izvirnih materialov za ugotavljanje diagnoze in prognoze različnih vrst raka ter njihovo uporabo za učinkovitejše dajanje zdravil proti raku.
Terapije, ki ciljajo na tumorje, so neposredno priznane kot boljši način zdravljenja raka. So sposobni dostaviti večji udarci rakavim celicam in povzročiti manj neželenih učinkov.
Za namene lokalizirane terapije proti raku so raziskovalci z Univerze v Adelaideju v Avstraliji zasnovali in izdelali 3D-titanski žični implanat s titanskimi nanotubnimi nizi, ki jih je mogoče natovoriti z rakavimi zdravili in služiti kot pripomoček za dajanje zdravil. Njihove študije so pokazale, da je pri rakavih obolenjih z novimi vsadki celice raka dojke manj verjetno preživele. V času njihovega raziskovanja, tri dni po vstavitvi implantata, so tumorske celice začele regresirati. Raziskovalci tudi poudarjajo, da bi se lahko ta novi kemoterapevtski pristop v prihodnosti prilagodil drugim vrstam raka.
Dajanje zdravil na točno mesto lezije je pristop, ki se testira tudi na drugih področjih medicine. Na primer, bakterijske okužbe, odporne proti drogam, ki so postale vse večja težava zaradi prekomerne uporabe antibiotikov, je mogoče zdraviti z najnovejšimi napredki v biomaterialih. Srebrna vgrajena mezoporozna silikatna nano vozila so že bila uporabljena na modelih miši za dajanje antibiotikov na področja odporne okužbe.
Pri raziskavah na živalih se je izkazalo, da so nanoplatforme zelo učinkovite pri ubijanju bakterij, hkrati pa s srebrom in antibiotiki.
Injiciranje tkiv hrustanca
Dr. Tanya Levingstone iz Royal College of Surgeons na Irskem (RCSI) raziskuje še eno zanimivo področje raziskav biomaterij. Levingstone je del raziskovalne skupine za kosti in tkiva. Ta skupina je naredila nekaj pomembnega napredka pri oblikovanju materiala, ki lahko pomaga regenerirati poškodovane sklepe. Raziskovalna skupina se je združila z raziskovalnim centrom AMBER ( Advanced Materials in BioEngineering Research) in razvila 3D večplastni porozni oder, ki je sestavljen iz kolagena, hidroksiapatita in hialuronske kisline.
Vse te snovi so prisotne v zdravem sklepu in imajo potencial, da aktivno usmerjajo celice telesa za popravljanje poškodovanih sklepov.
V svojih najnovejših študijah so irski raziskovalci testirali spojino na 15-mesečni piščančji piščanec. Konj je trpel zaradi degenerativne bolezni obeh kolenih sklepov, znanih kot osteochondritis dissecans. Nekateri primeri tega stanja so lahko pri živalih tako hudi, da jih je treba eutanizirati. Po opravljenem rutinskem artroskopskem postopku, ki je odstranil nestabilne fragmente kolena, so bili v konjske sklepe implantirani večplastni odri. Kot rezultat je nastala nova kost in hrustanec, kar se je pokazalo v preiskavi pet mesecev po začetnem postopku. Mladi konj s prej mračnimi perspektivami se je zdaj vrnil k usposabljanju za prireditve, ki kažejo na jumping.
Material je bil patentiran in je zdaj znan kot ChondroColl. To je drugi izdelek skupine na področju regeneracije kosti. Pred tem so izdelali in preizkusili kostni regeneracijski oder, imenovani HydoxyCall, ki je že CE odobril in ga je tržnica začela s podjetjem RCSI, imenovano SugarColl Technologies. ChondroColl trenutno čaka na regulativno odobritev, prve študije o ljudeh z osteohondralnimi okvarami pa naj bi začele v bližnji prihodnosti.
Zatiranje zobnega zavajanja
Raziskovalci iz Univerze v Pennsylvaniji razmišljajo o boljših načinih odstranjevanja zobnih oblog, ki lahko včasih povzročijo nastanek zobnega razpada. Inženirale so katalitične nanodelce s peroksidom podobno dejavnostjo, ki lahko moti zaščitni matriks, ki obkroža bakterije v ustih. Ta nova strategija je bila doslej testirana na modelih glodalcev in je pokazala znatno zmanjšanje zobnega razpada. Ekipa upa, da bo to znanje kmalu uporabila za zdravljenje oralne bolezni pri človeku. Predlagajo, da bi lahko katalitične nanodelce s peroksidom v komercialne zobne paste in izdelke za ustne votline vključili kot novo strategijo protiplajev v boju proti zobnemu razpadu.
Viri:
David F, Levingstone T, O'Brien F, et al. Okrepljeno kostno zdravljenje z uporabo kolagena-hidroksiapatitne oderne odreže pri zdravljenju velike multikulirane mandibularne anevrizmalne kostne ciste v čisti piščali. Journal of Tissue Engineering & Regenerative Medicine [serijski online]. Oktober 2015; 9 (10): 1193.
Gao L, Liu Y, Koo H, et al. Nanokatalizatorji spodbujajo degradacijo biofilmskega matriksa Streptococcus mutans in povečajo bakterijsko ubijanje za zatiranje zobnega kariesa in vivo. Biomateriali [serijski online]. 29. maj 2016; 101: 272-284.
Hariya T, Tanaka Y, Yokokura S, Nakazawa T. Transparentne, prožne humanih amniotičnih membranskih laminatov za transplantacijo roženice. Biomateriali, [serijski online]. September 1,2016; 101: 76-85.
Kaur G, Willsmore T, Evdokiou A, et al. Titanove žične vsadke z nizkimi nanocevkami: študijski model lokalnega zdravljenja raka. Biomateriali [serijski online]. 1. september 2016; 101: 176-188.
Meller D, Pauklin M, Thomasen H, Westekemper H, Steuhl KP. Amniotska membranska transplantacija v človeškem oko. Deutsches Ärzteblatt International. 2011; 108 (14): 243-248. doi: 10.3238 / arztebl.2011.0243.
Stack J, Levingstone T, David F, et al. Popravki velikega osteohondritisa zavračajo lezije z uporabo novega večplastnega tkivnega konstruiranega konstrukta v atletičarki. Časopis za tkivno inženirstvo in regenerativno medicino [serijski online]. 20. maj 2016; Na voljo je od MEDLINE, Ipswich, MA. Dostopan 11. junija 2016.
Wang Y, Ding X, Gu H, et al. Antibiotsko obremenjena srebrna jedro vgrajena mezoporozna silikagela nano vozila kot sinergijsko protibakterijsko sredstvo za zdravljenje okužb, odpornih na zdravila. Biomateriali [serijski online]. 2. junij 2016; 101: 207-216.