Hydrogel könnte bei Therapien zur Bildung von Knochen im Kopf- und Halsbereich einen Fortschritt darstellen.

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Ein Team von Forschern der UCLA School of Dentistry hat das erste adhäsive Hydrogel speziell zur Regeneration von Knochen- und Gewebedefekten nach Kopf- und Hals-Operationen entwickelt. Ihre Erfindung wurde zum Teil durch die Art und Weise inspiriert, wie Meeresmuscheln an nassen Oberflächen haften können.

Ihre Forschung wird online in der Zeitschrift Science Translational Medicine veröffentlicht.

In den letzten Jahren haben Chirurgen und Kliniker damit begonnen, Hydrogele zur Verabreichung von therapeutischen Medikamenten und Stammzellen zu verwenden, um die Regeneration von verlorenem Gewebe und Knochendefekten zu unterstützen. Dieser Ansatz hat Vorteile gegenüber der früheren Standardbehandlung, den Knochentransplantationen, die zu Entzündungen und Infektionen führen können und die kostspielig sein können.

Hydrogele, die aus Netzwerken von Polymeren bestehen, haben sich als wirksam erwiesen, um Medikamente und Stammzellen an bestimmte Stellen im Körper zu transportieren. Wenn sie jedoch bei Operationen im Mund verwendet werden, verlieren Hydrogele an Wirksamkeit, weil Blut und Speichel sie daran hindern, sich an der Operationsstelle richtig festzusetzen. Infolgedessen bleiben die darin enthaltenen Medikamente oder Stammzellen nicht lange genug an Ort und Stelle, um ihre regenerierenden und therapeutischen Eigenschaften zu entfalten.

“Wir wussten, dass wir ein Produkt mit optimaler Haftung in der Mundhöhle brauchten, sonst würde unser Ziel, Knochen und Gewebe in der Mundhöhle effektiv zu regenerieren, scheitern”, sagte Dr. Alireza Moshaverinia, Assistenzprofessorin für Prothetik an der UCLA School of Dentistry und die entsprechende Autorin der Studie.

Inspiriert von der natürlichen Fähigkeit der Muscheln, unter Wasser an Oberflächen zu haften, modifizierten die Forscher ihr Hydrogel durch die Anwendung einer Lösung auf Alginatbasis. Alginate werden in den Zellen von Algen gefunden und bilden, wenn sie hydratisiert werden, eine klebrige, gummiartige Substanz.

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In einer 18-wöchigen Studie an Ratten mit einer Version der Periimplantitis, einer Infektionskrankheit, die eine Entzündung des Zahnfleisches und der Knochenstruktur um ein Zahnimplantat herum hervorruft, testeten die Forscher ihr neues Hydrogel, das mit Stammzellen aus Zahnfleischgewebe und knochenbildender bioaktiver Keramik beladen war.

Am Ende der Studie hatte sich der Knochen um die Implantate bei allen Ratten vollständig regeneriert.

Die Wissenschaftler injizierten das Hydrogel in den Mund und wendeten zur Versiegelung eine Lichtbehandlung an, ähnlich der Methode, die Zahnärzte beim Menschen zur Verfestigung von Zahnfüllungen anwenden.

“Die Lichtbehandlung half, das Hydrogel zu härten, wodurch ein stabileres Vehikel für die Abgabe der Stammzellen entstand”, sagte Moshaverinia. “Wir glauben, dass unsere neue Tissue-Engineering-Anwendung eine optimale Option für Patienten sein könnte, die ihr hartes und weiches kraniofaziales Gewebe aufgrund eines Traumas, einer Infektion oder eines Tumors verloren haben”, so Moshaverinia.

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