Jedes Jahr werden weltweit etwa 2,2 Millionen Knochentransplantationen durchgeführt. Der Goldstandard der Behandlung ist die Autotransplantation, bei der der eigene Knochen des Patienten zur Zahnimplantation sowie zur Reparatur und Rekonstruktion von Teilen des Mundes, des Gesichts und des Schädels verwendet wird.
Angesichts der Nachteile der Autotransplantation, zu denen die Notwendigkeit zusätzlicher chirurgischer Eingriffe, eine längere Genesungszeit, das Risiko von Komplikationen und die Verfügbarkeit größerer Knochenmengen gehören, gelingt es einem Forscherteam der University of Michigan School of Dentistry, ein besseres Knochentransplantat aufzubauen im Labor.
Nachdem die Forscher bereits eine Technologie entwickelt hatten, die Knochengerüste mit kollagenähnlichen Nanostrukturen, mikrometergroßen Poren und natürlichen Formen herstellt, sind sie auf eine „aufregende Verbesserung“ gestoßen, die den Knochen durch verbesserte Zell-Matrix-Interaktionen regeneriert, sagte Peter Ma, Professor für Zahnmedizin .
Die neueste Entdeckung, die besonders für Patienten von Vorteil ist, die Reparaturen mit größeren Knochenmengen benötigen, ist das Ergebnis einer Zusammenarbeit zwischen dem Ma Lab und dem Franceschi Lab. Das Team beantragte US-amerikanische und internationale Patente für peptidhaltige Copolymere, Nanofasern sowie implantierbare und injizierbare 3D-Gerüste für die Knochen- und andere damit verbundene Geweberegeneration, die viele Vorteile bringen können.
„Eine vorhersehbare Materialquelle für die Knochenregeneration bedeutet viel zuverlässigere Verfahren“, sagte Ma. „Am wichtigsten ist, dass wir Gewebe regenerieren können, ohne exogene Zellen einzuführen, was die Therapie möglicherweise durch die Auslösung einer Immunantwort erschweren würde. Das aufregende Ergebnis ist, dass unser neuer Ansatz etwa achtmal mehr Knochen regenerieren kann als ein Gerüst ohne die speziellen Peptide.“ Nanofasern.“
Von den mehr als 2 Millionen Knochentransplantationen weltweit werden 500.000 in den Vereinigten Staaten durchgeführt und belaufen sich auf etwa 5 Milliarden US-Dollar an Kosten, sagen die Forscher.
Neben der Autotransplantation würde das neue Transplantationsverfahren des Teams andere Ansätze ersetzen: Allotransplantation, bei der Spendergewebe verwendet wird, und Xenotransplantation, bei der tierisches Gewebe verwendet wird. Beides kann mit Risiken wie Infektionen und mangelnder Verfügbarkeit verbunden sein.
Ma und Kollegen, die die Wissenschaft hinter der neuen Technik in einem beschreiben Studie In Bioaktive Materialiensagen, dass der neue Ansatz viele Vorteile bietet.
„Was wir erfunden haben, sind biologisch abbaubare Polymervorlagen, die Peptide auf Nanofasern enthalten und wie Schlüssel zum Öffnen neuer Tore fungieren, um das verschlossene Knochenregenerationspotenzial aus den eigenen Zellen des Empfängers freizusetzen. Nach der Regeneration des vorgefertigten 3D-Knochengewebes werden die Materialien abgebaut und.“ verschwinden ohne potenzielle Langzeitkomplikationen“, sagte Ma, die auch Professorin am College of Engineering and Medical School der UM ist.
„Wir freuen uns sehr über die Entdeckungen, die wir gemacht haben. Und wir glauben, dass das, was wir geschaffen haben, Knochentransplantate für die Millionen von Menschen, die sie benötigen, verändern kann.“
Zu den Co-Autoren der Studie gehören: Tongqing Zhou, Rafael Cavalcante, Chunxi Ge und Renny Franceschi, alle von der School of Dentistry der UM.
Weitere Informationen:
Tongqing Zhou et al., Synthetische helikale Peptide auf Nanofasern zur Aktivierung von Zelloberflächenrezeptoren und synergistischer Verbesserung der Regeneration von Knochendefekten kritischer Größe, Bioaktive Materialien (2024). DOI: 10.1016/j.bioactmat.2024.08.017