Akademisk afhandling
Development of a novel biomaterial - a nanotechnological approach
16. okt. 2009
2 min.
Ph.d.-afhandlingen er udført på Aarhus Universitet, Sundhedsvidenskabeligt Fakultet, i et samarbejde mellem Ortopædkirurgisk Forskningslaboratorium og Interdisciplinært Nanoscience Center.
Et primært fokusområde i udviklingen af nye biomaterialer er nedbrydelige materialer, som kan udløse et specifikt respons efter indsættelse i kroppen. Den slags materialer kan betyde et stort medicinsk gennembrud, da de kan bruges til at rekonstruere tabte organer eller vævssegmenter med ved at udløse et vævsrespons, der resulterer i regeneration af væv. En anvendt strategi i udviklingen af passende materialeegenskaber består af at integrere specifikke fysiologiske effekter i materialet, f.eks. ved at tilsætte signalproteiner, som kan påvirke vævsresponset i den ønskede retning. Arbejdet i denne strategi består af at identificere potentielle signalproteiner og efterfølgende integrere dem i et biomateriale med bibeholdelse af proteinets funktionalitet.
I denne afhandling gøres et forsøg på at udvikle og teste et nyt biomateriale, der kan bruges som skabelon til gendannelse af mineraliseret knoglevæv. Biomaterialet designes mhp. integrering af et overfladeprotein, som ikke tidligere er anvendt i biomaterialesammenhæng. Det vides at spille en vigtig rolle i remodellering af mineraliseret knoglevæv. Tanken er, at proteinet kan snyde kroppens celler til at inkludere biomaterialet i remodelleringsprocessen, som den normalt foregår i kroppen - dvs. ved materialenedbrydning af osteoklaster og knoglegenopbygning af osteoblaster.
Udviklingen af biomaterialet foregår i tre skridt: 1) adsorptionen på hydroxyapatit (HA) af remodelleringsproteinet (OPN) samt et tidligere velbeskrevet protein karakteriseres, 2) det HA-adsorberede OPN's interaktion med mesenkymale stamceller analyseres, og 3) OPN inkorporeres i et komposit bestående af et biodegradabelt polymer og HA-partikler i nanostørrelse. Før blanding af polymeret og partiklerne adsorberes OPN på HA-partiklerne. Komposittet med OPN påvises at være bedre til at stimulere nydannelse af mineraliseret knoglevæv end rent polymer og et tilsvarende komposit uden OPN. Det påvises hermed, at OPN med fordel kan integreres i et biomateriale mhp. at guide nydannelse af mineraliseret knoglevæv. Desuden lykkedes det i tilgangen at fremstille et nyt biomateriale ud fra en identificeret molekylær mekanisme bestående af OPN's spontane adsorption på HA.