För första gången, forskare har gjort stjärnformade, biologiskt nedbrytbara polymerer som kan självmontera till ihåliga, nanofibersfärer, och när sfärerna injiceras med celler i sår, dessa sfärer bryts ned biologiskt, men cellerna lever vidare för att bilda ny vävnad.

Att utveckla denna nanofibersfär som en cellbärare som simulerar cellens naturliga växtmiljö är ett mycket betydande framsteg inom vävnadsreparation, säger Peter Ma, professor vid University of Michigan School of Dentistry och huvudförfattare till en artikel om forskningen som planeras för avancerad onlinepublicering i Naturmaterial . Medförfattare är Xiaohua Liu och Xiaobing Jin.

Att reparera vävnad är mycket svårt och framgången är extremt begränsad av brist på donatorvävnad, säger mamma, som även har en anställning på U-M Ingenjörshögskolan. Proceduren ger hopp till personer med vissa typer av broskskador som det inte finns bra behandlingar för nu. Det ger också ett bättre alternativ till ACI, som är en klinisk metod för att behandla broskskador där patientens egna celler injiceras direkt i patientens kropp. Kvaliteten på vävnadsreparationen med ACI-tekniken är inte bra eftersom cellerna injiceras löst och inte stöds av en bärare som simulerar den naturliga miljön för cellerna, säger mamma.

För att reparera komplexa eller konstigt formade vävnadsdefekter, en injicerbar cellbärare är önskvärd för att uppnå exakt passform och för att minimera kirurgi, han säger. Ma's labb har arbetat med en biomimetisk strategi för att designa en cellmatris --- ett system som kopierar biologi och stödjer cellerna när de växer och bildar vävnad --- med hjälp av biologiskt nedbrytbara nanofibrer.

Mamma säger att de nanofibrösa ihåliga mikrosfärerna är mycket porösa, som gör att näringsämnen lätt kommer in, och de efterliknar funktionerna hos cellulär matris i kroppen. Dessutom, nanofibrerna i dessa ihåliga mikrosfärer genererar inte mycket nedbrytningsbiprodukter som kan skada cellerna, han säger.

De nanofibrösa ihåliga sfärerna kombineras med celler och injiceras sedan i såret. När nanofibersfärerna, som är något större än cellerna de bär, bryts ned på sårstället, cellerna de bär på har redan fått en bra start att växa eftersom nanofibersfärerna ger en miljö där cellerna naturligt trivs.

Detta tillvägagångssätt har varit mer framgångsrikt än den traditionella cellmatrisen som för närvarande används i vävnadstillväxt, han säger. Tills nu, det har inte funnits något sätt att göra en sådan matris injicerbar så den har inte använts för att leverera celler till komplexformade sår.

Under testning, nanofiberreparationsgruppen växte så mycket som tre till fyra gånger mer vävnad än kontrollgruppen, säger mamma. Nästa steg är att se hur den nya cellbäraren fungerar hos större djur och så småningom hos människor för att reparera brosk och andra vävnadstyper.