Biomaterial blir en viktig del av många terapeutiska och diagnostiska förfaranden, och forskningen inom detta område växer snabbt. Några av de mest spännande områdena är ortopedi, oftalmologi, cancerbehandlingar och tandvård.
Ett biomaterial är ett ämne som har konstruerats för att ta en form som används för att styra en terapeutisk eller diagnostisk procedur.
Även om mycket av studierna på biomaterial görs på djurmodeller eller in vitro , förutspår forskare att fynd snart kommer att användas i mänskliga försök.
Oftalmologi och BioMaterials
Amniotiskt membran (AM) har använts i rekonstruktiv kirurgi i ögat under många år. Nyligen har nya tekniker föreslagits för att effektivisera byte av hornhinnan. Denna speciella operation utförs ofta när det finns en permanent skada på ögat orsakad av sjukdom eller kemiska brännskador.
AM erhålls från det innersta lagret av placentan och har antiinflammatoriska och anti-scarring egenskaper, vilket gör det till ett bra membran substitut. Emellertid är AM-vävnad naturligt tunn och molnig, vilket kan påverka en persons syn. Forskare forskar nu på sätt att städa och optiskt klargöra AM genom att skapa ett tissuelaminat. De tror att deras resultat kommer att bidra till att förbättra AM på sätt som bättre tillämpar materialet i det rekonstruktiva kirurgi i det mänskliga ögat.
Biomaterial för förbättrad cancerdiagnostik och behandling
Det har också skett mycket framsteg med olika biomaterial vid behandling av cancer. Dessa inkluderar att använda originalmaterial för att fastställa diagnosen och prognosen för olika cancerformer, samt att använda dem för att leverera cancer mot cancer på ett mer effektivt sätt.
Terapier som riktar sig direkt mot tumörer har varit kända som ett föredraget sätt att behandla cancer. De kan leverera större slag mot cancerceller och orsaka färre biverkningar.
Med hjälp av lokaliserad cancerbehandling konstruerade och forskade forskare från University of Adelaide, Australien, ett 3D-titanium-trådbaserat implantat med titanoxid-nanorörsarrayer som kan laddas med ett cancerläkemedel och fungera som en läkemedelsleveransapparat. Deras studier visade att när cancerbehandling levereras med de nya implantaten blev bröstcancerceller mindre sannolikt att överleva. Under sin forskning, tre dagar efter införandet av implantatet, började tumörcellerna att regressera. Forskarna betonar också att detta nya kemoterapeutiska tillvägagångssätt skulle kunna anpassas till andra typer av cancer i framtiden.
Att leverera droger till den exakta platsen för en lesion är ett tillvägagångssätt som också testas på andra områden av medicin. Till exempel kan läkemedelsresistenta bakterieinfektioner, som har blivit ett växande problem på grund av överanvändning av antibiotika, kunna behandlas med hjälp av de senaste framstegen i biomaterial. Silverkärn-inbäddade mesoporösa kiseldioxid nano-fordon har redan använts på mössmodeller för att leverera antibiotika till områdena av resistent infektion.
I djurforskning har nanoplatformer visat sig vara mycket effektiva när man dödar bakterier samtidigt som man använder både silver och antibiotika.
broskvävnadsteknik
Dr. Tanya Levingstone från Royal College of Surgeons i Irland (RCSI) utforskar ett annat spännande område för biomaterialforskning. Levingstone är en del av Bone and Tissue Engineering Research Group. Denna grupp har gjort några betydande framsteg när det gäller att utforma ett material som kan hjälpa till att regenerera skadade leder. Forskargruppen gick ihop med forskningscentret AMBER (Advanced Materials and BioEngineering Research) och utvecklade ett 3D-lager med flera lager, som består av kollagen, hydroxiapatit och hyaluronsyra.
Alla dessa ämnen är närvarande i en hälsosam led och har potential att aktivt styra kroppens celler för att reparera skadade leder.
I de senaste studierna testade de irländska forskarna föreningen på en 15 månader gammal fullblodsfil. Hästen led av en degenerativ sjukdom hos båda hennes knäleder som kallas osteochondritis dissecans. Vissa fall av detta tillstånd kan vara så allvarliga hos djur att de behöver euthaniseras. Efter att ha genomgått ett rutinmässigt artroskopiskt förfarande som avlägsnade de instabila knäfragmenten, implanterades de flerlagda ställningarna i hästens leder. Som ett resultat bildades det nya benet och brosket, vilket avslöjades av en undersökning fem månader efter det första förfarandet. Den unga hästen med tidigare grymma utsikter är nu tillbaka till träning för showhoppningsevenemang.
Materialet har patenterats och det är nu känt som ChondroColl. Det är lagets andra produkt inom området för benregenerering. Tidigare konstruerade och testade de ett benregenereringsställ som heter HydoxyCall, som redan är CE-godkänt och har tagits till marknaden av ett startföretag från RCSI, som heter SugarColl Technologies. ChondroColl väntar för närvarande på godkännande från myndigheter, och de första studierna på människor med osteokondrala defekter förväntas påbörjas inom en snar framtid.
Undertryckande tandförfall
Forskare från University of Pennsylvania tittar på bättre sätt att avlägsna tandplåtar som ibland kan orsaka tandförstöring. De konstruerade katalytiska nanopartiklar med en peroxidliknande aktivitet som kan störa den skyddande matrisen som omger bakterier som finns i munnen. Denna nya strategi har hittills testats på gnagaremodeller och har visat en signifikant minskning av tandförfall. Teamet hoppas att snart tillämpa denna kunskap för att behandla mänsklig oralsjukdom. De föreslår att de katalytiska nanopartiklarna med peroxid i kommersiell tandkräm och munvattenprodukter kan inkluderas som en ny antiplaque-strategi i kampen mot tandförfall.
