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Bio-Pflaster regeneriert fehlenden oder beschädigten Knochen
Die von der University of Iowa geleitete Forschung hat ein "Bio-Pflaster" getestet, das fehlenden oder beschädigten Knochen regeneriert, indem es DNA in nanoskalige Partikel einbringt, um knochenbildende genetische Anweisungen direkt in die Zellen zu bringen.
Die Methode gelang es, genug Knochen nachzuwachsen, um Schädelwunden bei lebenden Ratten vollständig zu bedecken. Und in Reagenzgläsern stimulierte es auch neues Wachstum in menschlichen Knochenmarkstromazellen.
Unter Verwendung von DNA-Stücken, die für einen von Blutplättchen abgeleiteten Wachstumsfaktor namens PDGF-B kodieren, lieferten die Forscher genetische Anweisungen direkt in lebende Knochenzellen, wodurch sie die Proteine ??produzierten, die zu mehr Knochenproduktion führen.
Sie berichten ihre Arbeit in der neuesten Ausgabe der Zeitschrift Biomaterialien.
DNA wird direkt in die Zellen abgegeben
Während andere Forscher auch über den Erfolg bei der Förderung des Wachstums von neuem Knochen berichteten, stützten sie sich auf wiederholte Anwendungen, die die Knochen bildenden Proteine ??von außen liefern, was teuer und intensiv ist und immer wieder durchgeführt werden muss.
Diese Studie ist anders, weil sie die Zellen von innen anspannte und sie dazu brachte, Proteine ??zu produzieren, die zu mehr Knochenwachstum führten.
Der korrespondierende Autor Aliasger Salem, Professor an der Iowa's College of Pharmacy, erklärt den Vorteil der direkten Abgabe der DNA an die Zellen:
"Wenn Sie nur das Protein liefern, müssen Sie es kontinuierlich mit Injektionen versorgen, um die Dosis aufrechtzuerhalten. Mit unserer Methode erhalten Sie eine lokale, anhaltende Expression über einen längeren Zeitraum, ohne dass Sie fortwährende Proteindosen geben müssen."
Nano-große Plasmide tragen die genetischen Anweisungen zur Herstellung von Knochen
Um ihr Bio-Pflaster herzustellen, stellte das Team ein Gerüst aus Kollagen her und goss es dann mit synthetisch hergestellten, nanoskaligen Plasmiden, die jeweils DNA-Stücke von genetischen Anweisungen zur Knochenherstellung enthielten.
Die Forscher platzierten dann DNA-besiedelte und ungesetzte Gerüste auf kleinen 5 mm x 2 mm großen Löchern in den Schädeln von Ratten. Sie fanden nach vier Wochen, dass die geimpften Gerüste 44 Mal mehr Knochen und Weichgewebe aufwuchsen als ungesäte Gerüste und 14 Mal mehr als unbehandelte Wunden.
Die Scans zeigten auch, dass die geimpften Gerüste zu neuem Knochenwachstum führten, das die Wunde fast vollständig verschließt.
Die Plasmide dringen in Knochenzellen ein, die bereits im Körper vorhanden sind. Diese befinden sich in der Nähe der Wundstelle und driften auf das Gerüst. Die Forscher fanden heraus, dass die Plasmide leicht in Zellen transportiert werden, sobald sie geschrumpft sind und eine positive elektrische Ladung erhalten haben.
Prof. Salem erklärt:
"Der Abgabemechanismus ist das Gerüst, das mit dem Plasmid beladen ist. Wenn Zellen in das Gerüst wandern, treffen sie auf das Plasmid, nehmen das Plasmid auf und sie erhalten die Codierung, PDGF-B zu produzieren, was die Knochenregeneration verbessert."
Mögliche Anwendungen in der Zahnmedizin
Die Forscher sagen, dass ihr Bio-Pflaster in der Zahnmedizin verwendet werden könnte, um Knochen in Zahnfleischbereichen wiederherzustellen, um die Grundlage für Zahnimplantate zu schaffen. Dies wäre von großem Vorteil für Patienten, die Implantate benötigen, aber nicht genug Knochen in der Umgebung haben.
Eine weitere mögliche Verwendung für das Bio-Pflaster könnte darin bestehen, Geburtsdefekte zu reparieren, bei denen Knochen fehlt, beispielsweise um den Kopf oder das Gesicht herum.
Das Bio-Pflaster könnte in der Form und Größe der Defektstelle hergestellt werden, so dass es, wenn der neue Knochen wächst, perfekt passt.
Die Forscher arbeiten nun daran, die Techniken so anzupassen, dass neue Blutgefäße entstehen, die das Knochenwachstum unterstützen.
Mittel aus dem Internationalen Team für Implantologie, dem National Cancer Institute der National Institutes of Health und der American Cancer Society halfen, die Forschung zu finanzieren.
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Calcium Supplements führen zu Herzerkrankungen
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