Σκεφτόμαστε τα κελύφη των αυγών ως εύθραυστα. Ωστόσο, αυτά τα λεπτά, εύθραυστα κελύφη μπορεί να είναι το κλειδί για την παραγωγή καλύτερων, ισχυρότερων οστικών μοσχευμάτων για τον άνθρωπο.
Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου της Μασαχουσέτης Lowell (UML) έχουν αναπτύξει μια μέθοδο χρήσης μικροσκοπικών σωματιδίων κονιοποιημένων κελυφωτών αυγών για να βοηθήσουν στην ανάπτυξη νέων οστών. Δεδομένου ότι τα κελύφη των αυγών κατασκευάζονται κυρίως από ανθρακικό ασβέστιο, υλικό που έχουμε ήδη στα οστά μας, οι ερευνητές ελπίζουν ότι θα γίνει αποδεκτό από τον οργανισμό. Το υλικό θα μπορούσε μία μέρα να χρησιμοποιηθεί για την αποκατάσταση των οστών που έχουν προσβληθεί από ατυχήματα, γενετικές ανωμαλίες ή ασθένειες.
"Υπάρχει μεγάλη ανάγκη για την ανάπτυξη νέων και λειτουργικών υλικών για την επιδιόρθωση και την αναγέννηση των οστών που έχουν υποστεί βλάβη", λέει ο Gulden Camci-Unal, καθηγητής χημικής μηχανικής στην UML, που ηγήθηκε της έρευνας. "Στο εργαστήριό μας θέλουμε να κάνουμε μη συμβατικές προσεγγίσεις. κοιτάζουμε τη φύση και προσπαθούμε να δούμε τι μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε που υπάρχει ήδη ".
Υπάρχουν εκατομμύρια ασκήσεις οστικού μοσχεύματος ανά τον κόσμο κάθε χρόνο. Τα τεμάχια οστών που χρησιμοποιούνται για τα μοσχεύματα μπορούν να προέρχονται από τα ίδια τα σώματα των ασθενών ή από τα πτώματα, καθώς και από διάφορα συνθετικά. Όχι όμως όλα τα μοσχεύματα είναι επιτυχημένα. Μερικές φορές τα μοσχεύματα αποτυγχάνουν να προκαλέσουν σχηματισμό οστού και μερικές φορές απορρίπτονται από το σώμα.
Η μέθοδος του Camci-Unal, που περιγράφηκε πρόσφατα στο περιοδικό Biomaterials Science, περιλαμβάνει τη χρήση τεμαχισμένων σωματιδίων κελύφους των αυγών για την ενίσχυση υδρογέλων - δικτύων πολυμερών που μπορούν να συγκρατούν μεγάλες ποσότητες νερού ενώ διατηρούν τη δομή τους. Από μόνα τους, οι υδρογέλες είναι μαλακές και μαλακές. τα κελύφη των αυγών βοηθούν να τα ενισχύσουν. Το υλικό στη συνέχεια χρησιμεύει ως 3D ικριώματα για τους οστεοβλάστες ή τα οστικά κύτταρα.
Gulden Camci-Unal, σωστά, με τον φοιτητή Xinchen Wu (UML) Η χρήση των κελυφών αυγών ήταν ελκυστική στην απλότητα της, λέει ο Camci-Unal. Δεν είναι κάτι συνθετικό που πρέπει να κατασκευαστεί σε ένα εργαστήριο. Είναι άμεσα διαθέσιμο. Συνήθως σπαταλάται.
«Προσπαθούμε να ακολουθήσουμε μια απλούστερη προσέγγιση εδώ, η οποία μπορεί να ωφελήσει το περιβάλλον και τη βιοϊατρική επιστήμη», λέει.
Η ομάδα της Camci-Unal είχε επιτυχία με το υλικό στο εργαστήριο. δεν έχει ακόμη δοκιμαστεί σε ζώα ή ανθρώπους. Το επόμενο βήμα θα είναι να ερευνήσουμε τους γιατρούς για να κατανοήσουμε τις ανάγκες των ασθενών. Η ομάδα έχει υποβάλει αίτηση για δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για το υλικό και συνεχίζει να την μελετά, προβαίνοντας σε περαιτέρω δοκιμές στη μικρο- και νανο-κλίμακα για να καταλάβει καλύτερα πώς λειτουργεί.
«Προσπαθούμε να κατανοήσουμε βασικά ποιες ιδιότητες πρέπει να βελτιώνουμε καλύτερα ώστε το υλικό να είναι χρήσιμο για τον άνθρωπο», λέει ο Camci-Unal.
Ο Brian Amsden, καθηγητής βιοϊατρικής μηχανικής στο Πανεπιστήμιο του Queens στο Οντάριο, λέει ότι είδε ερευνητές να προσπαθούν να φτιάξουν συνθετικά οστά χρησιμοποιώντας διάφορα υλικά, αλλά ποτέ τα κελύφη των αυγών. Υπάρχουν συνθετικά μοσχεύματα βασισμένα σε θειικό ασβέστιο, κολλαγόνο βοοειδών, ακόμη και σε κοράλλια, μεταξύ πολλών άλλων.
"Αυτό είναι ιδιαίτερα καινοτόμο σε αυτό το θέμα", λέει, προσθέτοντας ότι το κέλυφος των αυγών είναι φθηνό και άμεσα διαθέσιμο και πιθανώς βοηθάει να μιμείται την ανθρώπινη οστική σύνθεση καλύτερα από τα μη βιολογικά υλικά.
Ο Amsden αναφέρει ότι υπάρχει τεράστια ανάγκη για συνθετικά υλικά οστικού μοσχεύματος. Το στέλεχος του πτώματος μπορεί να είναι δύσκολο να βρεθεί και το οστό ενός ασθενούς πρέπει να συγκομιστεί σε μια επεμβατική πράξη. "Έχετε βλάψει μια περιοχή τώρα που πρέπει να θεραπεύσετε δύο", προσθέτει. Τα διαθέσιμα σήμερα συνθετικά τείνουν να είναι πιο αδύναμα από τα αυθεντικά οστά, ειδικά όταν κάμπτονται ή στρέφονται.
Το Camci-Unal ελπίζει ότι μία ημέρα το υλικό θα μπορούσε να αναμειχθεί με τα κύτταρα του ίδιου του ασθενούς και θα εφαρμοστεί σε ένα 3D κατασκεύασμα για να αναπτυχθεί σε ένα εμφύτευμα με το σωστό σχήμα και μέγεθος. Δεδομένου ότι το εμφύτευμα θα είχε ήδη τα κύτταρα του ασθενούς σε αυτό, θα ήταν λιγότερο πιθανό να απορριφθεί. Τα εμφυτεύματα θα μπορούσαν να επισκευάσουν τα οστά που έχουν υποστεί βλάβη από τροχαία ατυχήματα, μάχες, γήρανση, καρκίνο ή οποιοδήποτε άλλο τραύμα ή γενετικές ανωμαλίες. Το υλικό θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί για την ανάπτυξη νέων τενόντων, χόνδρων και δοντιών.
Εάν είναι επιτυχής, η εφεύρεση θα δώσει σίγουρα νέο νόημα στον όρο "περπάτημα στα κελύφη των αυγών".
