Publikationen im Juli 2017 - Chitosan Implantate für die Regenerative Medizin
Die Regenerative Medizin benötigt Strukturen, die die Selbstheilungskapazitäten des menschlichen Körpers unterstützen. Implantat Scaffolds müssen die Zellproliferation und Neubildung des Gewebes fördern. Anforderungen an die Implantate sind regulierbare Abbauraten der Biomaterialien, vernetzte Poren und funktionale Oberflächen. Aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften sind Chitosane perfekt geeignet um diese Anforderungen der regenerativen Medizin zu erfüllen. Im Folgenden werden zwei spannende Studien über den Einsatz von Chitosan in diesem Bereich vorgestellt.
In silico Modellierung struktureller Eigenschaften und der Porosität von additiv gefertigten Implantaten für die regenerative Medizin.
In silico modeling of structural and porosity properties of additive manufactured implants for regenerative medicine. Bruenler R., Aibibu D., Woeltje M. et al. Materials Science and Engineering C 76 810–817, July 2017
Der Einsatz von Fasern zur Erstellung maßgeschneiderter Implantate für die Regeneration verschiedenster Gewebe ist ein vielversprechender Forschungszweig der Medizintechnik. Forscher aus Dresden verwendeten die „Net Shape Nonwoven“ Technology für die Herstellung von Chitosan Scaffolds an. Chitosan mittleren Molekulargewichtes (200-300 kDa) und einem 90%igen Deacetylierungsgrad von Heppe Medical Chitosan GmbH wurde für die Herstellung der Scaffolds eingesetzt. Mittels Nassspinnverfahren wurden Chitosan Fasern mit 20 µm, 30 µm und 40 µm Durchmesser kreiert und in kurze Fasern mit einer Länge von 0,5; 1,0 und 2,0 mm geschnitten. Die Chitosan NSN-Strukturen wurden mittels Rasterelektronenmikroskopie charakterisiert. Außerdem wurden zur Simulation von Porengröße und Verteilung der Poren, Faser-Scaffolds basierend auf der NSN Technologie modelliert. Die modellierten und realen NSN Strukturen wurden verglichen.
ERGEBNISSE:
- Porengröße und Porösität des Scaffolds können vorhergesagt werden
- Die mittlere Porengröße des modellierten NSN Scaffolds entspricht der Größe der realen Struktur
Schlussfolgerung: Die Prozesscharakteristiken der Net-Shape-Nonwoven Technologie können modelliert werden und entsprechen den wirklichen Eigenschaften der Chitosan-basierten Scaffolds. Der Kosten- und Zeitaufwand für Tests im Entwicklungsprozess können durch in silico Modellierung reduziert werden. Die NSN Technologie ist eine vielversprechende Technik zur Herstellung von Chitosan-Scaffolds mit gewünschten Eigenschaften für die Geweberegeneration.
Quelle: www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0928493116311183
Chitosan-Abbauprodukte ermöglichen die periphere Nervenregeneration durch Verbesserung der Makrophagen-induzierten Mikroumgebung.
Chitosan degradation products facilitate peripheral nerve regeneration by improving macrophage-constructed microenvironments. Zhao Y., Wang Y., Gong J. et al. Biomaterials. 134:64-77. July 2017 doi: 10.1016/j.biomaterials.2017.02.026.
Der Einsatz von biokompatiblem Chitosan für Scaffolds zur Nervenregeneration hat zahlreiche Vorteile. Durch Abbauprodukt von Chitosan, die Chitosanoligosaccharide (COS), wird außerdem die Zellproliferation gefördert und Apoptose verhindert. In der Studie wurde bei Ratten der verletzte Ischiasnerv mit einer COS gefüllten Silikonröhre überbrückt. Die Zellproliferation und Migration, sowie die Genexpression wurden bestimmt.
ERGEBNISSE
- COS reguliert die miR-327 Expression in Schwannzellen herunter und die CCL2 Expression herauf
- CCL2 induziert die Makrophagen Migration zur Verletzung
- Wiederaufbau der Mikroumgebung
- Unterstützung der Nervenregeneration
Schlussfolgerung: Die Verwendung COS-gefüllter Silikonröhren als Brücken für verletzte Ischiasnerven in Ratten, führte zur Rekrutierung von pro-infalammatorischen Zytokinen und Makrophagen. Chitosan-basierte Transplantate sind somit vielversprechende Werkzeuge für die periphere Nervenregeneration.
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