Wissenschaftler zeigen mögliche Wege zu einer verbesserten Knochen-Reparatur-Verfahren

Forscher nähern sich immer mehr zu einem neuen Ansatz für die Verbesserung der spondylodese Verfahren und die Reparatur von gebrochenen oder Defekten Knochen, vermeidet eine über-Produktion von Knochen, die Häufig Auftritt, in der aktuellen Behandlungsmethoden.

In einer präklinischen Studie, die Forscher deutlich reduziert unerwünschtes Knochenwachstum außerhalb der gezielten Reparatur-Bereiche in der Ratte die Schenkel durch die Bereitstellung eine starke Knochen-bildenden protein, das sogenannte bone morphogenetic protein-oder BMP mit einem neuen biomaterial hergestellt von heparin.

Eine sechsköpfige Forscherteam—angeführt von Marian H. Hettiaratchi, ein bioengineer in den Penny und Phil Knight Campus für die Beschleunigung von Wissenschaftlichen Impact an der University of Oregon—beschreibt das Vorgehen in einem Papier veröffentlicht Jan. 3 Ausgabe des online-Journals Wissenschaft Fortschritte.

Hettiaratchi begann die Erkundung der Verwendung von heparin Mikropartikel zu liefern BMP als ein möglicher Weg zu stoppen abnorme Knochen-Wachstum von mehr als fünf Jahren, während ein Doktorand an der Georgia Institute of Technology unter der Betreuung von co-Autoren Robert Guldberg und Todd McDevitt.

Dem traditionellen Ansatz der Verwendung von hohen Dosen von BMP hat allein führte zu zahlreichen Komplikationen beim Menschen, einschließlich Weichgewebe, Entzündung und abnorme Verknöcherung.

Für die neue Studie, die Hettiaratchi und Kollegen fütterten Ihre früheren Ergebnisse von Experimenten in beiden Ratten und Reagenzgläser in computer-Simulationen Wege zu erkunden, wie passen Ihre heparin-basierten Ansatz im Tierversuch mit einem Gehalt an BMP vergleichbare Dosierungen erforderlich, die in menschlichen Knochen-Reparatur-Verfahren.

„Konzentrieren wir uns auf die Verwendung von Dosen, die mehr waren klinisch relevant. Beim Menschen ist die typische Behandlung, die mit 0,1 bis 0,2 Milligramm von BMP pro Kilogramm Körpergewicht, also haben wir den gleichen Betrag in den Ratten,“ Hettiaratchi sagte. „Die meiste Forschung getan in Ratten verwendet 10-mal weniger BMP zu reparieren Knochen, das ist nicht vergleichbar mit dem, was im Menschen ist und nicht, zeigen die Nebenwirkungen einer klinischen BMP-Dosis.“

In zwei verschiedenen stärken für die Kombination verwendet wurden, was 40 bis 50 Prozent Ermäßigungen in abnorme Verknöcherung. Die heparin-Mikropartikel enthalten heparin die langkettige lineare Polysaccharide, die mit sulfatierten Gruppen, die Festplatte stärkere Affinität zu BMP.

Die heparin-und BMP -, mixed-in-Alginat-hydrogel, wurden injiziert in eine Nanofaser-Maschen-Rohr—erstellt in Guldberg ‚ s Labor zu isolieren, die einen Reparatur-Bereich und stellte in Biowissenschaften, die in 2011 bereits eingefügt femoral defects in rats. Human-medizinischen Praktiken haben, verlassen Sie sich auf hohe Dosen von BMP-Injektion in ein Kollagen-Schwamm, die dazu führt, abnorme Ossifikation im umliegenden Weichgewebe als BMP rasch entzieht sich dem Schwamm.

Die Ergebnisse stellen eine proof-of-concept für die Feinabstimmung der Ansatz eher als ein Weg in die klinische Prüfung bei Menschen, Hettiaratchi sagte. Das Ziel, sagte Sie, ist zu erstellen, synthetische heparin-wie Mikropartikel, die gleichen Ergebnisse erzielen, bei gleichzeitiger Vermeidung potenzielle Nebenwirkungen von heparin.

„Das problem mit der Heilung von großen Knochendefekten klinisch ist, dass die BMP-geliefert mit Kollagen-Schwämme Ergebnisse in abnorme Knochenbildung, weil das Medikament nicht bleiben auf das material,“ Hettiaratchi sagte. „Unser neues material behält viel mehr von der BMP, indem Sie es lokalisierte. Sie nicht bekommen, Knochenbildung außerhalb des gewünschten Bereichs.“

Hettiaratchi trat der UO nach Abschluss einer Postdoc-fellowship an der Universität Toronto. Guldberg trat der UO Ritter der Campus als Geschäftsführer im August 2018. McDevitt ist jetzt in San Francisco, verbunden mit dem Gladstone-Institut der Herz-Kreislauf-Erkrankung und der University of California.

In Toronto, Hettiaratchi begann die Verfolgung der Entwicklung einer synthetischen material zu lokalisieren protein Lieferung, würde vermeiden, dass potenzielle Nebenwirkungen von heparin, einem weit verbreiteten Gerinnungshemmer, der verhindert, dass Blutgerinnsel. Keiner von heparin die lange Liste der bekannten Nebenwirkungen, die gesehen worden ist, in den Ratten, bemerkte Sie. Ein weiteres potenzielles problem ist, dass heparin die zahlreichen Sulfat-Gruppen möglicherweise binden an andere Proteine, die nicht im Zusammenhang, um die Knochen zu reparieren.