Za posledných 30 rokov vedecká komunita pracovala na vývoji syntetickej alternatívy kostných štepov na opravu chorých alebo poškodených kostí. Výskumníci z McGill University použili kanadský svetelný zdroj (CLS) na univerzite v Saskatchewane na pokrok v novej metóde pestovania syntetického kostného tkaniva.

Rýchlo napredujúca oblasť inžinierstva kostného tkaniva je zameraná na pestovanie kostných buniek v laboratóriu na materiáloch nazývaných lešenia a potom na prenášanie týchto štruktúr do ľudského tela na opravu poškodenia kostí. Podobne ako kosť, ktorú napodobňuje aj lešenia potrebujú prepojenú sieť malých a veľkých pórov, ktoré umožňujú bunkám a živinám šíriť sa a pomáhajú vytvárať nové kostné tkanivo.

Sľubný proces tímu McGill funguje tak, že upravuje vnútornú štruktúru materiálu, nazývaného oxid grafénu, aby bol vhodnejší na regeneráciu kostného tkaniva.

Oxid grafénu je ultratenká, extra silná zlúčenina, ktorá sa čoraz viac používa v elektronike, optike, chémii, skladovaní energie a biológii. Jednou z jeho jedinečných vlastností je, že keď sú naň umiestnené kmeňové bunky, majú tendenciu premeniť sa na bunky generujúce kosť nazývané osteoblasty.

Multidisciplinárna skupina pozostávajúca z výskumníkov z oddelení baníctva a materiálového inžinierstva, elektrotechniky a zubného lekárstva McGill zistila, že pridaním emulzie oleja a vody do oxidu grafénu a následným zmrazením pri dvoch rôznych teplotách, sa získali dve rôzne veľkosti pórov v materiáli.

Profesorka Marta Cerrutiová povedala, že keď „nasiali“ teraz porézne lešenie kmeňovými bunkami z kostnej drene myši. Bunky sa rozmnožili a rozšírili vo vnútri siete pórov, čo je sľubné znamenie, že nový prístup by sa nakoniec mohol použiť na regeneráciu kostného tkaniva u ľudí. 

„Ukázali sme, že lešenia sú úplne biokompatibilné, že bunky sú šťastné, keď ich tam vložíte, a že sú schopné preniknúť cez lešenie a kolonizovať celé lešenie,“ uviedla.

Výskumníci použili lúč BMIT-BM na CLS na vizualizáciu rôznych veľkostí pórov vo vnútri lešenia, ako aj rastu a šírenia buniek. Vedúci výskumník Yiwen Chen, Ph.D. povedal, že ich práca by nebola možná bez synchrotrónu, pretože nízka hustota oxidu grafénu znamená, že absorbuje len veľmi malé množstvo svetla.

„Pokiaľ je nám známe, toto je prvýkrát, čo ľudia použili synchrotrónové svetlo, aby videli štruktúru skeletov oxidu grafénu,“ povedal Chen.

Zatiaľ čo rozšírená klinická aplikácia tohto nového prístupu môže byť ešte mnoho rokov vzdialená, Cerrutiová si myslí, že ich práca by mohla umožniť ďalším výskumníkom dozvedieť sa viac o tom, ako sa kmeňové bunky premieňajú na kostné bunky.

„Možno to povedie k lepšiemu pochopeniu biológie kostí, ktorej by sme inak nerozumeli,“ povedala. „Možno v krátkodobom horizonte môžeme použiť metódy v laboratóriu na lepšie pochopenie kostí a možno aj na vývoj nových liekov.“

Zdroj: nano-magazine.com