Τα βιοϋλικά γίνονται σημαντικό μέρος πολλών θεραπευτικών και διαγνωστικών διαδικασιών και η έρευνα στον τομέα αυτό αναπτύσσεται με ταχύ ρυθμό. Μερικές από τις πιο συναρπαστικές περιοχές είναι η ορθοπεδική , η οφθαλμολογία , οι θεραπείες για τον καρκίνο και η οδοντιατρική περίθαλψη.
Ένα βιοϋλικό είναι μια ουσία που έχει κατασκευαστεί για να λάβει μια μορφή που χρησιμοποιείται για να κατευθύνει την πορεία μιας θεραπευτικής ή διαγνωστικής διαδικασίας .
Παρόλο που πολλές μελέτες για τα βιοϋλικά πραγματοποιούνται σε ζωικά μοντέλα ή in vitro αυτή τη στιγμή, οι επιστήμονες προβλέπουν ότι τα ευρήματα σύντομα θα χρησιμοποιηθούν σε δοκιμές σε ανθρώπους.
Οφθαλμολογία και βιοϋλικά
Η αμνιακή μεμβράνη (ΑΜ) έχει χρησιμοποιηθεί στην ανακατασκευαστική χειρουργική επέμβαση του ματιού για πολλά χρόνια. Πρόσφατα, έχουν προταθεί νέες τεχνικές για την αποτελεσματικότερη αντικατάσταση του κερατοειδούς. Αυτή η συγκεκριμένη χειρουργική επέμβαση συχνά εκτελείται όταν υπάρχει μόνιμος τραυματισμός στο μάτι που προκαλείται από ασθένεια ή χημικά εγκαύματα.
Το ΑΜ λαμβάνεται από το εσώτατο στρώμα του πλακούντα και έχει αντιφλεγμονώδεις και αντιπηκτικές ιδιότητες, γεγονός που το καθιστά καλό υποκατάστατο μεμβράνης. Ωστόσο, ο ιστός ΑΜ είναι φυσικά λεπτός και θορυβώδης, ο οποίος μπορεί να επηρεάσει το όραμα ενός ατόμου. Οι επιστήμονες ερευνούν τώρα τρόπους για να σκληρύνουν και να οπτικοποιήσουν οπτικά το AM με τη δημιουργία ενός φυλλωτού ιστού. Πιστεύουν ότι τα ευρήματά τους θα συμβάλουν στην προώθηση του AM με τρόπους που θα εφαρμόζουν καλύτερα το υλικό στην ανακατασκευή του ανθρώπινου ματιού.
Βιολογικά υλικά για τη βελτίωση της διάγνωσης και της θεραπείας του καρκίνου
Υπήρξε επίσης μεγάλη πρόοδος με τη χρήση διαφορετικών βιοϋλικών στη θεραπεία του καρκίνου. Αυτά περιλαμβάνουν τη χρήση πρωτότυπων υλικών για την καθιέρωση της διάγνωσης και πρόγνωσης διαφόρων μορφών καρκίνου, καθώς και τη χρήση τους για την παροχή αντικαρκινικών φαρμάκων με πιο αποτελεσματικό τρόπο.
Θεραπείες που στοχεύουν όγκους άμεσα έχουν αναγνωριστεί ως ένας προτιμώμενος τρόπος θεραπείας του καρκίνου. Είναι σε θέση να παράγουν μεγαλύτερα χτυπήματα σε καρκινικά κύτταρα και να προκαλέσουν λιγότερες παρενέργειες.
Για τους σκοπούς της τοπικής θεραπείας του καρκίνου, ερευνητές από το Πανεπιστήμιο της Αδελαΐδας της Αυστραλίας σχεδίασαν και επεξεργάστηκαν ένα τρισδιάστατο τσιμέντο που βασίζεται σε implant t με συστοιχίες νανοσωληνίων τιτανίας που μπορούν να φορτωθούν με ένα φάρμακο καρκίνου και να χρησιμεύσουν ως συσκευή χορήγησης φαρμάκων. Οι μελέτες τους έδειξαν ότι όταν χορηγείται θεραπεία καρκίνου με τα νέα εμφυτεύματα, τα κύτταρα καρκίνου του μαστού είναι λιγότερο πιθανό να επιβιώσουν. Κατά τη διάρκεια της έρευνάς τους, τρεις ημέρες μετά την εισαγωγή του εμφυτεύματος, τα κύτταρα όγκου άρχισαν να υποχωρούν. Οι ερευνητές τονίζουν επίσης ότι αυτή η νέα χημειοθεραπευτική προσέγγιση θα μπορούσε να προσαρμοστεί σε άλλους τύπους καρκίνων στο μέλλον.
Η παροχή φαρμάκων στην ακριβή θέση μιας βλάβης είναι μια προσέγγιση που δοκιμάζεται και σε άλλες περιοχές της ιατρικής. Για παράδειγμα, οι ανθεκτικές στα φάρμακα βακτηριακές λοιμώξεις, οι οποίες έχουν γίνει ένα αυξανόμενο πρόβλημα εξαιτίας της κατάχρησης των αντιβιοτικών, θα μπορούσαν να θεραπευτούν χρησιμοποιώντας τις τελευταίες εξελίξεις στα βιοϋλικά. Ανοξείδωτα ορυκτά ορυκτά πυριτικά με ενσωματωμένα πυρήνα έχουν ήδη χρησιμοποιηθεί σε μοντέλα ποντικών για την παροχή αντιβιοτικών στις περιοχές της ανθεκτικής λοίμωξης.
Στην έρευνα των ζώων, τα νανοπλάσματα έχουν αποδειχθεί ότι είναι πολύ αποτελεσματικά στη θανάτωση των βακτηρίων, χρησιμοποιώντας συγχρόνως και ασημένια και αντιβιοτικά μέσα.
Μηχανική ιστών χόνδρων
Η Δρ Tanya Levingstone από το Βασιλικό Κολέγιο Χειρουργών της Ιρλανδίας (RCSI) διερευνά μια άλλη συναρπαστική περιοχή έρευνας βιοϋλικών. Το Levingstone αποτελεί μέρος της Ομάδας Έρευνας Μηχανικών Οστών και Ιστών. Αυτή η ομάδα έχει σημειώσει σημαντική πρόοδο στο σχεδιασμό ενός υλικού που μπορεί να βοηθήσει στην αναγέννηση των αρθρώσεων που έχουν υποστεί βλάβη. Η ερευνητική ομάδα ένωσε τις δυνάμεις της με το ερευνητικό κέντρο AMBER ( Advanced Materials and BioEngineering Research) και ανέπτυξε ένα 3D πολυεπίπεδο πορώδες ικρίωμα που αποτελείται από κολλαγόνο, υδροξυαπατίτη και υαλουρονικό οξύ.
Όλες αυτές οι ουσίες υπάρχουν σε μια υγιή άρθρωση και έχουν τη δυνατότητα να κατευθύνουν ενεργά τα κύτταρα του σώματος για να αποκαταστήσουν τις βλάβες των αρθρώσεων.
Στις πιο πρόσφατες μελέτες τους, οι Ιρλανδοί ερευνητές εξέτασαν την ένωση σε ένα 15χρονο καθαρόαιμο νεύμα. Το άλογο πάσχει από μια εκφυλιστική ασθένεια και των δύο αρθρώσεων του γόνατος γνωστή ως οστεοχονδρίτης dissecans. Ορισμένες περιπτώσεις αυτής της πάθησης μπορεί να είναι τόσο σοβαρές στα ζώα που πρέπει να υποβληθούν σε ευθανασία. Αφού υποβλήθηκε σε μια αρθροσκοπική διαδικασία ρουτίνας που απομάκρυνε τα ασταθή θραύσματα του γόνατος, τα πολυεπίπεδα ικριώματα εμφυτεύτηκαν στις αρθρώσεις του αλόγου. Ως αποτέλεσμα, σχηματίστηκαν νέα οστά και χόνδρος, όπως αποκαλύφθηκε από μια έρευνα πέντε μήνες μετά την αρχική διαδικασία. Το νεαρό άλογο με προηγούμενες δύσκολες προοπτικές επιστρέφει τώρα στην εκπαίδευση για εκδηλώσεις που δείχνουν άλματα.
Το υλικό έχει κατοχυρωθεί με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας και τώρα είναι γνωστό ως ChondroColl. Είναι το δεύτερο προϊόν της ομάδας στον τομέα της αναγέννησης των οστών. Προηγουμένως, επεξεργάστηκαν και δοκιμάστηκαν ένα ικρίωμα αναγέννησης οστού που ονομάζεται HydoxyCall, το οποίο έχει ήδη εγκριθεί από την CE και έχει εισαχθεί στην αγορά από μια νεοσύστατη εταιρεία από την RCSI, που ονομάζεται SugarColl Technologies. Το ChondroColl αναμένει επί του παρόντος έγκριση από την αρμόδια αρχή και οι πρώτες μελέτες σε ανθρώπους με οστεοχονδρικά ελαττώματα αναμένονται να αρχίσουν στο εγγύς μέλλον.
Καταστολή της αποσύνθεσης του δοντιού
Οι ερευνητές από το Πανεπιστήμιο της Πενσυλβανίας εξετάζουν καλύτερα τους τρόπους απομάκρυνσης της οδοντικής πλάκας που μπορεί μερικές φορές να προκαλέσει την εμφάνιση της φθοράς των δοντιών. Κατασκεύασαν καταλυτικά νανοσωματίδια με δραστηριότητα παρόμοια με το υπεροξείδιο, η οποία μπορεί να διαταράξει την προστατευτική μήτρα που περιβάλλει τα βακτηρίδια που βρέθηκαν στο στόμα σας. Αυτή η νέα στρατηγική έχει μέχρι σήμερα δοκιμαστεί σε μοντέλα τρωκτικών και έχει δείξει σημαντική μείωση στην τερηδόνα. Η ομάδα ελπίζει να εφαρμόσει σύντομα αυτή τη γνώση για τη θεραπεία της στοματικής νόσου του ανθρώπου. Προτείνουν ενδεχομένως να συμπεριλάβουν τα καταλυτικά νανοσωματίδια με υπεροξείδιο σε εμπορικές οδοντόκρεμες και προϊόντα στοματικής πλύσης ως μια νέα στρατηγική κατά της πλάκας στην καταπολέμηση της φθοράς των δοντιών.
Πηγές:
David F, Levingstone Τ, O'Brien F, et al. Ενισχυμένη επούλωση των οστών χρησιμοποιώντας εμφύτευση ικριώματος κολλαγόνου-υδροξυαπατίτη στη θεραπεία μίας μεγάλης πολυκλειδωμένης κυτταρικής ανευρυστικής κύστεως των οσφυϊκών κυττάρων σε καθαρόαιμο κρόκο. Εφημερίδα της Μηχανικής Ιστών & Αναγεννητικής Ιατρικής [serial online]. Οκτώβριος 2015. 9 (10): 1193.
Gao L, Liu Υ, Koo Η, et αϊ. Οι νανοκαταλύτες προάγουν την αποικοδόμηση μήτρας βιοφίλμ Streptococcus mutans και ενισχύουν τη βακτηριακή θανάτωση για την καταστολή της οδοντικής τερηδόνας in vivo. Βιομηχανικά υλικά [σειριακή σε απευθείας σύνδεση]. 29 Μαΐου 2016. 101: 272-284.
Hariya Τ, Tanaka Υ, Yokokura S, Nakazawa Τ. Διαφανές, εύκαμπτο πλαστικοποιημένο φύλλο αμνιοειδούς μεμβράνης για μεταμόσχευση κερατοειδούς. Biomaterials, [serial online]. Σεπτέμβριος 1,2016, 101: 76-85.
Kaur G, Willsmore Τ, Evdokiou Α, et αϊ. Τα εμφυτεύματα σύρματος τιτανίου με συστοιχίες νανοσωλήνων: Μοντέλο μελέτης για εντοπισμένη θεραπεία καρκίνου. Βιομηχανικά υλικά [σειριακή σε απευθείας σύνδεση]. 1 Σεπτεμβρίου 2016. 101: 176-188.
Meller D, Pauklin Μ, Thomasen Η, Westekemper Η, Steuhl ΚΡ. Μεταμόσχευση αμνιακών μεμβρανών στο ανθρώπινο μάτι. Deutsches Ärzteblatt International. 2011 · 108 (14): 243-248. doi: 10.3238 / arztebl.2011.0243.
Stack J, Levingstone Τ, David F, et αϊ. Επιδιόρθωση μεγάλων αλλοιώσεων οστεοχονδρίτιδας με τη χρήση ενός νέου πολυστρωματικού κατασκευάσματος ιστών σε έναν αθλητή ιπποειδών. Εφημερίδα της Μηχανικής Ιστών και της Αναγεννητικής Ιατρικής [serial online]. 20 Μαΐου 2016. Διατίθεται από την MEDLINE, Ipswich, ΜΑ. Πρόσβαση στις 11 Ιουνίου 2016.
Wang Υ, Ding Χ, Gu Η, et αϊ. Αντιβιοτικά φορτωμένα, ασημένια πυρήνα με ενσωματωμένα μεσοπορώδη πυριτικά νανοϋλικά ως συνεργιστικά αντιβακτηριακά μέσα για τη θεραπεία των ανθεκτικών σε φάρμακα λοιμώξεων. Βιομηχανικά υλικά [σειριακή σε απευθείας σύνδεση]. 2 Ιουνίου 2016. 101: 207-216.