Onderzoekers hebben 2-dimensionale minerale nanodeeltjes gemaakt om behandeling in het lichaam te geven voor kraakbeenregeneratie
artrose is een degeneratieve ziekte die wereldwijd 630 miljoen mensen treft, wat neerkomt op bijna 15 procent van de gehele bevolking op de vliegtuig. Bij artrose begint het kraakbeen in ons bot af te breken en dit kan het onderliggende bot beschadigen en pijn en stijfheid veroorzaken, vooral in de knie-, heup- en duimgewrichten. De incidentie van deze aandoening neemt toe naarmate we ouder worden. Behandelingen voor artrose omvatten medicijnen, fysiotherapie en ergotherapie die voornamelijk gericht zijn op het verlichten van pijnsymptomen. Om deze aandoening volledig te behandelen, moeten beschadigde gewrichtsweefsels worden gerepareerd. Deze reparatie is ingewikkeld en uitdagend omdat kraakbeenweefsel in het bot moeilijk te regenereren is. Nu de wereldbevolking vergrijst, zijn er onmiddellijk nieuwe effectieve behandelingen voor artrose nodig.
Groeifactoren eiwit
Een mogelijke behandeling van artrose omvat het ontwerpen en leveren van eiwit therapieën bijv eiwitten ontwikkeld in een laboratorium voor therapeutisch gebruik. Eiwit therapieën hebben de afgelopen decennia een grote impact gehad op veel ziekten. Eén zo'n klasse van eiwitten worden groeifactoren genoemd die oplosbaar worden uitgescheiden eiwitten. Ons lichaam is in staat tot zelfgenezing en dit proces kan worden versterkt door kunstmatige toepassing van groeifactoren om de processen die betrokken zijn bij zelfgenezing te verbeteren. De meeste bekende groeifactoren worden echter snel afgebroken en daarom is een zeer hoge dosering nodig om een therapeutisch effect te bereiken. Studies hebben nadelige effecten van hoge doseringen aangetoond, zoals ontstekingen en ongecontroleerde weefselvorming. De toepassing van groeifactoren is ook zeer beperkt, voornamelijk als gevolg van een gebrek aan efficiënte afleversystemen of dragers van biomateriaal. Groeifactoren samen met efficiënte systemen voor de afgifte van biomateriaal zijn van cruciaal belang in de regeneratieve geneeskunde waarbij sprake is van weefselherstel en regeneratie.
Een nieuwe behandeling voor artrose op basis van nanosilicaten
Onderzoekers van de Texas A&M University, VS, wilden een nieuwe behandeling voor de regeneratie van kraakbeen ontwikkelen door tweedimensionale (2D) minerale nanodeeltjes te ontwerpen die zouden kunnen worden gebruikt om groeifactoren te leveren. Deze nanodeeltjes (of nanosilicaten) bezitten twee belangrijke kenmerken – groot oppervlak en dubbele lading – waardoor groeifactoren gemakkelijker kunnen worden bevestigd. Nanosilicaten vertonen een hogere bindingseffectiviteit aan groeifactoren zonder de werking ervan te beïnvloeden eiwitten 3D-conformatie of zijn biologische functie. Ze maken een langere aanhoudende afgifte (meer dan 30 dagen) van groeifactoren aan menselijke mesenchymale stamcellen mogelijk, die vervolgens worden gebruikt bij de regeneratie van kraakbeen door verbeterde differentiatie van stamcellen naar kraakbeen te induceren. Verbeterde differentiatie bevestigt de hoge activiteit van het vrijgekomen materiaal eiwit en dat ook nog eens bij een tienmaal lagere concentratie vergeleken met de huidige therapieën die een veel hogere dosis gebruiken.
Deze studie gepubliceerd in ACS toegepaste materialen en interfaces toont een nano-engineered systeem – een op nanoklei gebaseerd platform waarin nanosilicaten kunnen worden gebruikt als leveringsvoertuig om duurzame levering van eiwit therapeutische middelen voor de behandeling van artrose. Een dergelijk op biomateriaal gebaseerd toedieningssysteem zou een efficiënte behandeling van artrose kunnen garanderen door de totale kosten te verlagen en de negatieve bijwerkingen te minimaliseren. Dit nieuwe leveringsplatform kan de huidige orthopedische regeneratiestrategieën een impuls geven en een impact hebben op de regeneratieve geneeskunde.
***
{U kunt de originele onderzoekspaper lezen door op de DOI-link hieronder in de lijst met geciteerde bron(nen) te klikken}
Bron (nen)
Cross LM et al 2019. Aanhoudende en langdurige levering van Eiwit Therapeutica van tweedimensionale nanosilicaten. ACS Toegepaste Materialen & Interfaces. 11. https://doi.org/10.1021/acsami.8b17733
