Wissenschaftler entwickeln mit Maleinsäure behandeltes bakterielles Cellulosegel zur Verbesserung der Knochenreparatur

Das Gebiet des Bone Tissue Engineering (BTE) ist ein vielversprechender Weg zur Behandlung von Knochenverletzungen und -defekten durch den Aufbau künstlicher Gerüste mit bionischen Funktionalitäten. Aufgrund ihrer einzigartigen 3D-Netzwerkstruktur, beeindruckenden mechanischen Eigenschaften und hervorragenden Biokompatibilität hat sich bakterielle Cellulose (BC) zu einem faszinierenden Forschungsgebiet im Bereich der Gerüstherstellung entwickelt.

Der dreidimensionale (3D-)Druck ist eine präzise Technik zum Aufbau komplexer Strukturen in beschädigten Geweben oder Organen, die im Bereich der Knochengewebetechnik weit verbreitet ist. Die Anwendung von BC für den 3D-Druck unterliegt jedoch bestimmten Einschränkungen, die Beachtung erfordern, wie etwa seiner dichten 3D-Netzwerkstruktur, die das Eindringen in die Zellen behindert und die Zellanhaftung schwächt.

Darüber hinaus können die eng miteinander verflochtenen Fasern in BC eine Herausforderung für die Extrusion als Biotinte während des Druckprozesses darstellen, was auch die bisher durchgeführte Forschung zur Anwendung von BC im 3D-Druck einschränkt.

Maleinsäure (MA) hat sich vor allem aufgrund ihrer Umweltfreundlichkeit und milden Reaktionsbedingungen als vielversprechender Kandidat für die Säurebehandlung von Cellulose herausgestellt. Frühere Arbeiten haben gezeigt, dass MA-Lösungen mit unterschiedlichen Konzentrationen verschiedene Auswirkungen auf die physikalisch-chemischen Eigenschaften von BC und die Osteogenese zeigten.

Unterdessen führt die MA-vermittelte Modifikation für BC zu reversiblen Reaktionen, einschließlich Esterreaktion (Vorwärtsreaktion) und Esterhydrolysereaktion (Rückreaktion). Daher ist es notwendig, das Volumen der zugesetzten MA-Lösung auszugleichen, um die Vorwärtsreaktion für die BC-Modifikation sicherzustellen, was tiefere Einblicke in den MA-vermittelten Modifikationsprozess ermöglicht und das volle Potenzial von modifiziertem BC im Bereich der Knochengewebezüchtung erschließt .

Laut Xucai Wang, dem Forscher, der eine aktuelle Studie leitete veröffentlicht im Zeitschrift für Bioressourcen und BioprodukteDies liefert eine neue Idee für die Erforschung bakterieller Cellulose im Knochengewebe-Engineering. Wang erklärte: „Der Veresterungsprozess führte Carboxylgruppen und hydrophobe Eigenschaften in BC ein und verbesserte dadurch seine Eignung als Biotinte für Gewebe-Engineering-Gerüste. Darüber hinaus zeigte die 1,30 MA-BC-Dispersion eine hervorragende Biokompatibilität, eine erhöhte osteogene Genexpression und … erhöhte Bildung mineralisierter Knötchen in vitro im Vergleich zur reinen BC-Dispersion.“

Außerdem erwarten die Autoren, dass diese Arbeit wertvolle Einblicke in die potenzielle Anwendung von MA-BC-Dispersionen im Knochengewebe-Engineering liefert, insbesondere zur Erleichterung der Proliferation und Differenzierung von Osteozyten.