2020年10月19日

磁场和水凝胶可用于生长新软骨

宾夕法尼亚大学佩雷​​尔曼医学院的一组研究人员利用磁场和水凝胶证明了一种重建复杂身体组织的新可能方法,该方法可以更持久地修复常见的损伤,例如软骨变性。这项研究今天发表在 先进材料.

“我们发现我们能够布置物体,例如 该研究的第一作者汉娜·兹洛特尼克(Hannah Zlotnick)说,该方法可以在不改变细胞自身的情况下产生新的复杂组织,他曾在宾夕法尼亚医学大学麦凯骨科研究实验室工作。加 到细胞,以便他们回应 ,但这种方法可能会对细胞健康产生不良的长期影响。取而代之的是,我们操纵了细胞周围环境的磁性,从而使我们可以用磁铁布置物体。”

在人类中,软骨等组织经常会破裂,导致关节不稳定或疼痛。通常,击穿不是全部,而是覆盖一个区域,形成一个洞。当前的解决方案是用合成材料或生物材料填充这些孔,这些材料可以起作用,但通常会磨损,因为它们与以前的材料不完全相同。这类似于通过用砾石填充道路坑洼并制作焦油补丁来修补坑洼:该孔会被磨平,但最终会因使用不同而磨损,因为它的材质不同,无法以相同的方式粘合。

固定软骨或其他类似组织的复杂性在于它们的构成很复杂。

兹洛特尼克解释说:“从软骨的顶部到底部,在与骨头接触的地方存在一个自然的梯度。” “从表面上或在表面上,软骨具有较高的细胞性,这意味着存在更多的细胞。但是,当软骨附着在骨骼上,更深的内部时,其细胞性较低。”

因此,研究人员包括麦凯实验室主任,骨外科和生物工程学教授,资深作者罗伯特·毛克(Robert Mauck)博士在内,试图找到一种方法来修补坑洼,而不是填满坑洼,以解决问题。考虑到这一点,研究小组发现,如果将磁性液体添加到三维水凝胶溶液中,则细胞和其他非磁性物体(包括药物传递微胶囊)可以排列成模仿自然的特定图案 通过使用外部磁场。

短暂接触磁场后,将水凝胶溶液(及其中的物体)暴露于 在称为“光交联”的过程中,将所有东西锁定在适当的位置,随后磁性溶液被扩散出去。此后,工程组织保持必要的细胞梯度。

利用这种磁模式技术,研究小组能够重建关节软骨,即覆盖骨头末端的组织。

毛克说:“与已经生产的标准均匀合成材料或生物制品相比,这些磁性图案化的工程组织在细胞分布和机械性能方面更好地类似于天然组织。” “通过将细胞和其他药物传递剂通过磁模式锁定在适当的位置,我们能够在适当的轨迹上开始组织,以生产出更好的软骨修复植入物。”

尽管该技术仅限于体外研究,但它是朝着潜在的持久,更有效的方法修复活体受试者的第一步。

“这种新方法可用于生成活体组织,以进行植入以固定局部 缺陷,可能会延长一天以产生活动的关节表面。”



更多信息: Hannah M. Zlotnick等人,《用于工程复杂组织的反磁性物体的磁驱动梯度》, 先进材料 (2020)。 DOI:10.1002 / adma.202005030
期刊信息: 先进材料

引文: 磁场和水凝胶可用于生长新软骨(2020年10月19日) 2020年10月19日检索 from //xasqxhb.com/news/2020-10-magnetic-field-hydrogels-cartilage.html
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