Kemik Onarımında Nanokompozitler
Fotoğraf : HA-BP-Mg nanokompozitli hidrojel yapısının şematik yapısı ve in-situ kemik yenilenme süreci. Soldaki: HA-BP-Mg nanokompozit hidrojellerde konak hücrelerin infiltrasyonu ve yer değişiminin şematik görünümü. Yeşil kutu: hidrojelleri stabilize eden kümelenmiş Ac-BP-Mg NP’ler tarafından oluşturulan çok değerlikli çapraz bağlanma mikro-alanlarının şematik görünümü.
Araştırmacılar, hasarlı veya hastalıklı kemiğin onarımını destekleyebilen metal nanopartiküllerle kaplı bir hidrojeli temel alan yeni bir nanokompozit geliştirdi.
Hidrojenler, çok yönlü fiziksel ve biyoaktif özelliklerinden dolayı birçok klinik uygulama için caziptir. Metal iyonlarının, bu arada, Mg2+ gibi, hücre adezyonunu ve farklılaşmayı teşvik ettiği, lokal kemik oluşumunu ve büyümeyi teşvik ettiği bulunmuştur. Hong Kong Çin Üniversitesi ekibi, kontrollü bir şekilde Mg2+ iyonları verebilen yeni bir biyomateryal yaratmak için bu iki malzemeyi bir araya getirdi.
Liming Bian, “Hiyalüronik asit ve kendiğinden oluşan bisfosfonat-magnezyum nanoparçacıklarına dayanan yeni bir biyoaktif nanokompozit hidrojel geliştirdik” diye açıklıyor. “Hidrojel arttırılmış mekanik özellikler, mineralizasyon için iyileştirilmiş kapasite ve Mg2+ ‘nin kontrollü salınım kinetiği göstermektedir.”
Ekip, hidrojellerin, insan mezenşimal kök hücrelerinin (hMSCs) farklılaşmasını teşvik ederken hücre adezyonunu ve yayılmayı arttıran Mg2 + iyonlarını serbest bırakarak canlı organizmada kemik rejenerasyonunu kolaylaştırdığını buldu. Nanokompozit basit bir şekilde bisfosfonat-magnezyum (BP-Mg) nanopartiküller ile aşılanmış, hücre içermeyen bir hiyalüronik asit hidrojelini temel aldığından, yaklaşım rejeneratif terapiyi büyük ölçüde kolaylaştırır.
Yeni nanokompozit metakrilatlı hiyalüronik asit (MeHA), akrilatlanmış bisfosfonat ve MgCl2 karıştırılarak üretilir. BP-Mg nanopartikülleri, hidrojel ağını çapraz bağlayan ve güçlendiren akrilat grupları taşıyan şekilde oluşturulur.
“Hidrojellerimizin gözenekli yapısı, ev sahibi hücrelerin hidrojellere taşınmasını kolaylaştırıyor” diye belirtiyor Bian. “Bu arada, hidrojellerden salınan Mg2+, hücre göçünü ve yapışmayı kolaylaştıran hücre-matris etkileşimini arttırmakla kalmaz, aynı zamanda yapışmış hücrelerin osteogenezisini de teşvik eder.”
Hidrojeller zamanla kademe kademe bozunduğundan, Mg2+ iyonları kök hücrelerin yapışmasını ve yayılmasını kolaylaştırmak için kontrollü bir şekilde serbest bırakılır. Dahası, nanokompozitin bozunması ek bir fayda sağlamaktadır çünkü varlığı, sonraki kemik büyümesini engellememektedir.
Bian, “Bildiğimiz kadarıyla, Mg2+ ‘nın yüklenmesini ve sürekli salımını başarabilen hidrojelleri gösteren herhangi bir rapor bulunmamaktadır” diyor. “Mg iyonlarının hücre adezyonunu ve farklılaşmasını kolaylaştırdığı ve lokal kemik oluşumunu ve iyileşmesini teşvik ettiği gösterildi. Ancak, biyomateryal implantlarla magnezyum iyonlarının sürekli ve kontrollü olarak verilmesi hala büyük bir zorluk. ”
Ekip, yaklaşımlarının çinko veya stronsiyum gibi diğer biyoaktif iyonların taşınması için evrensel bir platform oluşturabileceğine inanıyor. Farklı metal katyonlarının çoklu türleri aynı anda hidrojele yüklenebilir ve biyoaktif ‘kokteyl’ olarak serbest bırakılabilir.
Nanokompozit hidrojel artık büyük hayvan modellerinde deneniyor ve araştırmacılar hassas üç boyutlu yapıların baskısını sağlayacak bir biyo-ink geliştirmek için diğer gruplarla işbirliği yapıyorlar.
Kaynak : materialstoday.com
