Neue Wege, wie Biomaterialien das Gesundheitswesen verändern

Biomaterialien werden zu einem wichtigen Bestandteil vieler therapeutischer und diagnostischer Verfahren, und die Forschung in diesem Bereich wächst rasant. Einige der aufregendsten Bereiche sind Orthopädie, Augenheilkunde, Krebsbehandlungen und Zahnpflege.

Ein Biomaterial ist eine Substanz, die so konstruiert wurde, dass sie den Verlauf eines therapeutischen oder diagnostischen Verfahrens steuert.

Obwohl viele der Studien zu Biomaterialien derzeit an Tiermodellen oder In-vitro done durchgeführt werden, prognostizieren Wissenschaftler, dass die Ergebnisse bald in Versuchen am Menschen verwendet werden. Augenheilkunde und BioMaterialien

Die Amnionmembran (AM) wird seit vielen Jahren in der Augenchirurgie eingesetzt. In letzter Zeit wurden neue Techniken vorgeschlagen, um den Ersatz der Hornhaut effizienter zu machen. Diese spezielle Operation wird oft durchgeführt, wenn eine dauerhafte Verletzung des Auges durch eine Krankheit oder chemische Verbrennungen verursacht wird.

AM wird aus der innersten Schicht der Plazenta gewonnen und hat entzündungshemmende und narbenhemmende Eigenschaften, was es zu einem guten Membranersatz macht. AM-Gewebe ist jedoch von Natur aus dünn und trübe, was die Sicht einer Person beeinträchtigen kann. Wissenschaftler erforschen nun Wege, um AM durch die Schaffung eines Tissue-Laminats zu verstärken und optisch zu klären. Sie glauben, dass ihre Ergebnisse dazu beitragen werden, AM in einer Weise zu fördern, die das Material in der rekonstruktiven Chirurgie des menschlichen Auges besser anwendet.

Biomaterialien für eine verbesserte Krebsdiagnostik und -behandlung

Auch bei der Behandlung von Krebserkrankungen wurden verschiedene Biomaterialien eingesetzt. Dazu gehören die Verwendung von Originalmaterialien, um die Diagnose und Prognose verschiedener Krebserkrankungen zu ermitteln, sowie die Verwendung von Medikamenten, um Krebsmedikamente wirksamer zu verabreichen.

Therapien, die direkt auf Tumore zielen, wurden als ein bevorzugter Weg zur Behandlung von Krebs erkannt. Sie können Krebszellen größere Schläge versetzen und weniger Nebenwirkungen verursachen.

Forscher der Universität von Adelaide, Australien, entwarfen und konstruierten für die lokalisierte Krebstherapie ein 3D-Titan-Draht-Implantat mit Titandioxid-Nanoröhren-Arrays, die mit einem Krebsmedikament beladen werden können und als Arzneimittelabgabevorrichtung dienen. Ihre Studien zeigten, dass bei einer Krebstherapie mit den neuen Implantaten Brustkrebszellen seltener überleben. Im Laufe ihrer Forschung begannen die Tumorzellen drei Tage nach dem Einsetzen des Implantats sich zurückzubilden. Die Forscher betonen auch, dass dieser neue chemotherapeutische Ansatz in Zukunft auf andere Krebsarten angepasst werden könnte.

Die Abgabe von Medikamenten an die genaue Stelle einer Läsion ist ein Ansatz, der auch in anderen Bereichen der Medizin getestet wird. Zum Beispiel könnten arzneimittelresistente bakterielle Infektionen, die aufgrund der übermäßigen Verwendung von Antibiotika zu einem wachsenden Problem geworden sind, mit den neuesten Fortschritten bei Biomaterialien behandelbar sein. Silberkern-eingebettete mesoporöse Siliciumdioxid-Nano-Vehikel wurden bereits bei Mausmodellen verwendet, um Antibiotika in die Bereiche der resistenten Infektion zu bringen.

In der Tierforschung wurde gezeigt, dass Nanoplatforms Bakterien sehr effizient abtöten, wobei sie gleichzeitig Silber und Antibiotika verwenden.

Dr. Tanya Levingstone vom Royal College of Surgeons in Ireland (RCSI) erforscht ein weiteres spannendes Gebiet der Biomaterialforschung. Levingstone ist ein Teil der Knochen- und Tissue Engineering Research Group. Diese Gruppe hat bedeutende Fortschritte bei der Entwicklung eines Materials gemacht, das bei der Regeneration geschädigter Gelenke helfen kann. Das Forschungsteam hat sich mit dem Forschungszentrum AMBER (

Advanced Materials and BioEngineering Research)

zusammengeschlossen und ein 3D-mehrschichtiges poröses Gerüst aus Kollagen, Hydroxylapatit und Hyaluronsäure entwickelt.Alle diese Substanzen sind in einem gesunden Gelenk vorhanden und haben das Potenzial, die Körperzellen aktiv zu leiten, um beschädigte Gelenke zu reparieren. In ihren jüngsten Studien testeten die irischen Forscher den Wirkstoff an einem 15 Monate alten Vollblutstutfohlen. Das Pferd litt an einer degenerativen Erkrankung beider Kniegelenke, die als Osteochondrosis dissecans bekannt sind. Einige Fälle dieser Erkrankung können bei Tieren so schwerwiegend sein, dass sie eingeschläfert werden müssen. Nach einem routinemäßigen arthroskopischen Eingriff, bei dem die instabilen Kniefragmente entfernt wurden, wurden die mehrschichtigen Gerüste in die Gelenke des Pferdes implantiert. Infolgedessen bildeten sich neue Knochen und Knorpel, wie durch eine Untersuchung fünf Monate nach dem anfänglichen Verfahren enthüllt wurde. Das junge Pferd mit zuvor düsteren Aussichten ist jetzt wieder im Training für Springreiten.

Das Material wurde patentiert und ist heute als ChondroColl bekannt. Es ist das zweite Produkt auf dem Gebiet der Knochenregeneration. Zuvor entwickelten und testeten sie ein Knochenregenerationsgerüst namens HydoxyCall, das bereits CE-zertifiziert ist und von einem Start-Up-Unternehmen von RCSI, SugarColl Technologies, auf den Markt gebracht wurde. ChondroColl wartet derzeit auf die behördliche Zulassung, und die ersten Studien an Menschen mit osteochondralen Defekten werden voraussichtlich in naher Zukunft beginnen.

Unterdrückung von Zahnverfall

Forscher der Universität von Pennsylvania suchen nach besseren Methoden zur Entfernung von Zahnbelag, der manchmal Karies verursachen kann. Sie entwickelten katalytische Nanopartikel mit einer Peroxid-ähnlichen Aktivität, die die schützende Matrix, die Bakterien in Ihrem Mund umgibt, stören kann. Diese neue Strategie wurde bisher an Nagetiermodellen getestet und zeigte eine signifikante Abnahme der Karies. Das Team hofft, dieses Wissen bald bei der Behandlung von Erkrankungen des Menschen anwenden zu können. Sie schlagen vor, die katalytischen Nanopartikel mit Peroxid in kommerzielle Zahnpasta- und Mundwasserprodukte als eine neue Antiplaque-Strategie im Kampf gegen Karies aufzunehmen.

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