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, dat is bijna 15 procent van de hele wereldbevolking. Bij artrose begint kraakbeen in ons bot af te breken en dit kan het onderliggende bot beschadigen en pijn en stijfheid veroorzaken, vooral in 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 gecompliceerd en uitdagend omdat kraakbeenweefsel in het bot moeilijk te regenereren is. Omdat de wereldbevolking vergrijst, zijn er onmiddellijk nieuwe effectieve behandelingen voor artrose nodig.
Groeifactoren eiwit
Een mogelijke behandeling van osteoartritis omvat het ontwerp en de levering van therapeutische eiwitten, dwz eiwitten die in het laboratorium zijn ontwikkeld voor therapeutisch gebruik. Eiwittherapieën hebben de afgelopen decennia een grote impact gehad op veel ziekten. Een dergelijke klasse van eiwitten wordt groeifactoren genoemd, die oplosbare uitgescheiden eiwitten zijn. Ons lichaam is in staat tot zelfgenezing en dit proces kan worden verbeterd door kunstmatige toepassing van groeifactoren om processen die betrokken zijn bij zelfgenezing te verbeteren. De meeste van de bekende groeifactoren breken echter snel af en daarom is een zeer hoge dosering nodig om een therapeutisch effect te bereiken. Studies hebben nadelige effecten aangetoond van hoge doseringen, zoals ontsteking en ongecontroleerde weefselvorming. De toepassing van groeifactoren is ook zeer beperkt, voornamelijk door een gebrek aan efficiënte afgiftesystemen of dragers van biomateriaal. Groeifactoren en efficiënte afgiftesystemen voor biomateriaal zijn van cruciaal belang in de regeneratieve geneeskunde waarbij weefselherstel en -regeneratie betrokken zijn.
Een nieuwe behandeling voor artrose op basis van nanosilicaten
Onderzoekers van de Texas A&M University, VS, wilden een nieuwe behandeling voor kraakbeenregeneratie ontwikkelen door tweedimensionale (2D) minerale nanodeeltjes die kunnen worden gebruikt om groeifactoren te leveren. Deze nanodeeltjes (of nanosilicaten) hebben twee belangrijke kenmerken - groot oppervlak en dubbele lading - waardoor groeifactoren gemakkelijker kunnen worden bevestigd. Nanosilicaten vertonen een hogere bindingsefficiëntie aan groeifactoren zonder de 3D-conformatie of de biologische functie van het eiwit te beïnvloeden. Ze zorgen voor een langere aanhoudende afgifte (meer dan 30 dagen) van groeifactoren aan menselijke mesenchymale stamcellen die vervolgens worden gebruikt bij de regeneratie van kraakbeen door verhoogde differentiatie van stamcellen naar kraakbeen te induceren. Verbeterde differentiatie bevestigt de hoge activiteit van het vrijgekomen eiwit en dat ook bij een 10-voudig lagere concentratie in vergelijking met 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 een leveringsvehikel om langdurige levering van eiwittherapeutica voor de behandeling van artrose mogelijk te maken. Een dergelijk op biomateriaal gebaseerd toedieningssysteem zou een efficiënte behandeling van artrose kunnen garanderen door de totale kosten te verlagen en negatieve bijwerkingen te minimaliseren. Dit nieuwe leveringsplatform kan de huidige orthopedische regeneratiestrategieën een boost 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 eiwittherapieën van tweedimensionale nanosilicaten. ACS Toegepaste Materialen & Interfaces. 11. https://doi.org/10.1021/acsami.8b17733
