Yiwen Chen, lagets ställning, och Marta Cerruti. Kredit:Canadian Light Source
Under de senaste 30 åren har forskarvärlden arbetat med att utveckla ett syntetiskt alternativ till bentransplantat för att reparera sjukt eller skadat ben. McGill University-forskare använde Canadian Light Source (CLS) vid University of Saskatchewan för att utveckla en ny metod för att odla syntetisk benvävnad.
Det snabbt växande området för benvävnadsteknik är fokuserat på att odla benceller i labbet på material som kallas byggnadsställningar och sedan överföra dessa strukturer till en persons kropp för att reparera benskador. Liksom benet det efterliknar behöver byggnadsställningar ett sammankopplat nätverk av små och stora porer som tillåter celler och näringsämnen att spridas och hjälpa till att generera ny benvävnad.
McGill-teamets lovande process fungerar genom att modifiera den inre strukturen i ett material, kallat grafenoxid, för att göra det mer gynnsamt för att regenerera benvävnad.
Grafenoxid är en ultratunn, extra stark förening som används alltmer inom elektronik, optik, kemi, energilagring och biologi. En av dess unika egenskaper är att när stamceller placeras på den tenderar de att omvandlas till bengenererande celler som kallas osteoblaster.
Den tvärvetenskapliga gruppen – bestående av forskare från McGills avdelningar för gruv- och materialteknik, elektroteknik och tandvård – fann att tillsats av en emulsion av olja och vatten till grafenoxiden, och sedan frysning av den vid två olika temperaturer, gav två olika storlekar av porer genomgående. materialet.
Professor Marta Cerruti sa att när de "sådde" den nu porösa byggnadsställningen med stamceller från benmärg från mus, multiplicerade cellerna och spreds inuti nätverket av porer, ett lovande tecken på att det nya tillvägagångssättet så småningom skulle kunna användas för att regenerera benvävnad hos människor .
"Vi visade att byggnadsställningarna är helt biokompatibla, att cellerna är glada när du sätter in dem där och att de kan penetrera hela byggnadsställningen och kolonisera hela ställningen", sa hon.
Forskarna använde BMIT-BM-strållinjen vid CLS för att visualisera de olika stora porerna inuti byggnadsställningarna samt cellernas tillväxt och spridning. Ledande forskare Yiwen Chen, en Ph.D. student som arbetar under Cerruti, sa att deras arbete inte hade varit möjligt utan synkrotronen eftersom den låga densiteten av grafenoxid innebär att den endast absorberar en mycket liten mängd ljus.
"Såvitt vi vet är det här första gången som människor har använt synkrotronljus för att se strukturen hos grafenoxidställningar", säger Chen.
Även om en omfattande klinisk tillämpning av denna nya metod fortfarande kan vara många år bort, tror Cerruti att deras arbete kan göra det möjligt för andra forskare att lära sig mer om hur stamceller omvandlas till benceller.
"Kanske kommer detta att leda till en bättre förståelse av benens biologi som vi inte skulle förstå annars," sa hon. "Kanske på kortare sikt kan vi använda metoderna i labbet för att bättre förstå ben och kanske utveckla nya läkemedel."
Forskningen publicerades i Carbon . + Utforska vidare
