Biomateriały stają się ważnym elementem wielu procedur terapeutycznych i diagnostycznych, a badania w tej dziedzinie szybko rosną. Niektóre z najbardziej ekscytujących dziedzin to ortopedia, okulistyka, leczenie raka i opieka dentystyczna.
Biomateriał jest substancją zaprojektowaną w taki sposób, aby przybrała formę, która służy do kierowania przebiegiem procedury terapeutycznej lub diagnostycznej.
Mimo że wiele badań dotyczących biomateriałów przeprowadza się na modelach zwierzęcych lub in vitro , naukowcy przewidują, że odkrycia zostaną wkrótce wykorzystane w badaniach na ludziach.
Okulistyka i materiały biologiczne
Błona owodniowa (AM) jest stosowana w chirurgii rekonstrukcyjnej oka przez wiele lat. Niedawno zaproponowano nowe techniki, które usprawniają wymianę rogówki. Ta szczególna operacja jest często wykonywana w przypadku trwałego uszkodzenia oka spowodowanego chorobą lub poparzeniami chemicznymi.
AM jest otrzymywany z najbardziej wewnętrznej warstwy łożyska i ma właściwości przeciwzapalne i przeciwzmarszczkowe, co czyni go dobrym substytutem błonowym. Jednak tkanka AM jest naturalnie cienka i zachmurzona, co może wpływać na wzrok osoby. Naukowcy badają teraz sposoby hartowania i optycznego wyjaśniania AM przez tworzenie laminatu tkankowego. Uważają, że ich odkrycia pomogą AM w lepszym wykorzystaniu materiału w rekonstrukcyjnej chirurgii ludzkiego oka.
Biomateriały poprawiające diagnostykę i leczenie nowotworów
Wiele postępów było również przeprowadzanych przy użyciu różnych biomateriałów w leczeniu raka. Obejmują one wykorzystanie oryginalnych materiałów do ustalenia diagnozy i prognozy różnych nowotworów, a także wykorzystanie ich do skuteczniejszego dostarczania leków przeciwnowotworowych.
Terapie bezpośrednio ukierunkowane na nowotwory uznano za preferowany sposób leczenia raka. Są w stanie dostarczyć większe ciosy komórkom nowotworowym i powodować mniej efektów ubocznych.
W celu zlokalizowanej terapii przeciwnowotworowej naukowcy z University of Adelaide w Australii zaprojektowali i wykonali trójwymiarowy implant z tytanem z drutu tytanowego, który można załadować lekiem na raka i służyć jako urządzenie do dostarczania leków. Ich badania wykazały, że gdy terapia nowotworowa jest dostarczana z nowymi implantami, komórki raka piersi stały się mniej podatne na przeżycie. W trakcie badań, trzy dni po wprowadzeniu implantu, komórki nowotworowe zaczęły się cofać. Naukowcy podkreślają również, że to nowe podejście do chemioterapii może być w przyszłości dostosowane do innych rodzajów nowotworów.
Dostarczanie leków dokładnie w miejscu uszkodzenia jest podejściem, które jest również testowane w innych dziedzinach medycyny. Na przykład, odporne na leki infekcje bakteryjne, które stały się coraz większym problemem z powodu nadużywania antybiotyków, mogą być leczone przy użyciu najnowszych postępów w dziedzinie biomateriałów. Nosowe mezoporowate nanocząstki srebra z rdzeniem srebrnym były już stosowane w modelach myszy do dostarczania antybiotyków do obszarów opornej infekcji.
W badaniach na zwierzętach wykazano, że nanoplatformy są bardzo wydajne w zabijaniu bakterii, jednocześnie wykorzystując zarówno srebro, jak i antybiotyki.
Inżynieria tkankowa chrząstki
Dr Tanya Levingstone z Royal College of Surgeons in Ireland (RCSI) bada kolejny ekscytujący obszar badań biomateriałów. Levingstone jest częścią Bone and Tissue Engineering Research Group. Ta grupa poczyniła znaczne postępy w projektowaniu materiału, który może pomóc w regeneracji uszkodzonych stawów. Zespół badawczy połączył siły z ośrodkiem badawczym AMBER (Zaawansowane materiały i badania BioEngineering) i opracował trójwymiarowe wielowarstwowe porowate rusztowanie składające się z kolagenu, hydroksyapatytu i kwasu hialuronowego.
Wszystkie te substancje są obecne w zdrowym stawie i mają zdolność aktywnego kierowania komórkami organizmu w celu naprawy uszkodzonych stawów.
W swoich najnowszych badaniach irlandzcy badacze przetestowali związek na 15-miesięcznej pełnej krwi klaczce. Koń cierpiał na chorobę zwyrodnieniową stawów kolanowych zwanych schorzeniami osteochondritis. Niektóre przypadki tego stanu mogą być tak ciężkie u zwierząt, że należy je uśmiercić. Po przeprowadzeniu rutynowej artroskopowej procedury usuwania niestabilnych fragmentów kolana wielowarstwowe rusztowania wszczepiono w stawy końskie. W wyniku tego powstała nowa kość i chrząstka, co ujawniono w badaniu pięć miesięcy po wstępnej procedurze. Młody koń z poprzednimi ponurymi perspektywami powrócił do treningów w skokach przez przeszkody.
Materiał został opatentowany i obecnie jest znany jako ChondroColl. Jest to drugi produkt zespołu w dziedzinie regeneracji kości. Wcześniej projektowali i testowali rusztowanie do regeneracji kości o nazwie HydoxyCall, które jest już zatwierdzone przez CE i zostało wprowadzone na rynek przez firmę start-up z RCSI o nazwie SugarColl Technologies. ChondroColl oczekuje obecnie na zatwierdzenie przez organy regulacyjne, a pierwsze badania na ludziach z wadami kostno-chrzęstnymi mają się rozpocząć w najbliższej przyszłości.
Tłumienie próchnicy zębów
Naukowcy z Uniwersytetu Pensylwanii poszukują lepszych sposobów usuwania płytki nazębnej, która może czasami powodować początek próchnicy zębów. Naukowcy opracowali katalityczne nanocząsteczki o aktywności podobnej do nadtlenku, która może zaburzyć macierz ochronną, która otacza bakterie znajdujące się w jamie ustnej. Ta nowa strategia została do tej pory przetestowana na modelach gryzoni i wykazała znaczny spadek próchnicy zębów. Zespół ma nadzieję, że wkrótce zastosuje tę wiedzę do leczenia chorób jamy ustnej u ludzi. Proponują ewentualnie włączenie katalitycznych nanocząstek z nadtlenkiem w komercyjnej pastach do zębów i produktach do płukania jamy ustnej jako nowej strategii przeciw płytce nazębnej w walce z próchnicą zębów.
