Kadınların yüzde 50’sinden fazlası ve 50 yaşın üzerindeki erkeklerin yüzde 20’si yaşamları boyunca kemik kırığı geçirecektir. Bu kırılmaları özellikle iskeletin en hassas bölümlerinde önlemenin bir yolu, kök hücrelerin vücuda girmesini sağlayan hücreleri koruyan, enjekte edilebilir bir taşıyıcı vasıtasıyla kök hücrelerin verilmesidir.
Sistematik bir kombinasyon yaklaşımını kullanarak, araştırma ekibi 63 farklı nano mühendislik ürünü hidrojel test etti ve sadece hücreleri koruyan değil, aynı zamanda kök hücrelerin kemik hücrelerine kendiliğinden farklılaşmasını kolaylaştıran en uygun bir biyomateryal kullandı. Kök hücreleri istenen hücrelere dönüştürmek için genellikle hem vücut için toksik olan hem de oldukça pahalı olabilen dış büyüme faktörleri ve farklılaşma faktörlerine ihtiyaç duyulur.
Osteoporoz Hastaları İçin Önemli Adım
Osteoporoz, kemiklerin yoğunluk kaybı nedeniyle gevşek ve kırılgan hale gelmesine neden olur. Bu tür hastalığı olan hastalar gelecekte nanore destekli hidrojelden fayda görebilirler. Alireza Dolatshahi-Pirouz şöyle açıklıyor: “Kemik, sürekli olarak inşa edilen, parçalanan ve yeniden yapılanma sürecinde yeniden inşa edilen dinamik bir dokudur. Bu süreç birçok etkileşim faktörü tarafından kontrol edilir ve bu denge bir kez bozulduktan sonra, sorun ortaya çıkar.
Yaşlanınca böyle bir dengesizlik genellikle hormonal değişikliklerden kaynaklanır ve hücrelerimizin daha az etkili ve daha az sayıda olmasıyla daha da yoğunlaşır. Bu yeni sistemin arkasındaki fikir, kök hücrelerin çektiği ve sağladığı vücuda yarı sentetik bir iskele getirmesidir. Onları kemik hücrelerine dönüştürmek ve böylece dengeyi kemik yeniden şekillendirme döngüsüne geri getirmeyi sağlamak asıl amacımız. “
63 Kombinasyon Test Edildi
Hidrojeli oluşturmak için ekip, çoğu insan dokusunda bulunan ve doku mühendisliğinde yaygın olarak kullanılan bir karbonhidrat olan çapraz bağlı hyaluronik aside sahiptir. Bu hidrojel kendi başına bazı dezavantajlara sahiptir, kırılgandır, düşük yük taşıma özelliklerine sahiptir ve çok fazla dış kuvvet veya şoka dayanamaz.
Daha güçlü ve daha dayanıklı bir malzeme oluşturmak için, hyaluronik asit bir aljinat ağı ile birleştirildi ve ayrıca kil nanomalzemeleriyle güçlendirildi. Böyle bir kombinasyon, besinlerin hidrojel boyunca taşınmasını sağlayacak kadar gözenekli olan, uygun sertlikte daha sert bir hidrojele yol açar.
En umut verici kombinasyonlar, yeni kemik hücreleri oluşturma kabiliyetleri bakımından test edildi ve in vitro çalışmalar, hidrojellerin farklılaşma faktörü içermeyen bir ortamda mineralize kemik oluşturabildiklerini gösterdi. Sonuçlar, bu hücre yüklü hidrojellerin in vitro model bir kemik kusuruna bırakıldığı zaman kemik defektine sıkıca yapışan yeni kemik oluşumunun meydana geldiğini ortaya koydu. Alireza Dolatshahi-Pirouz, “Kullandığımız spesifik nanoclay malzemelerinin gerekli mineral bileşimini sağladığına ve kök hücrelerin kemik dokusuna dönüşümüne yol açtığına inanıyoruz” diyor.
Bir Sonraki Adım
İspanya’da, hücresiz hidrojellerin vücuda implante edildiği ortak çalışanlarla klinik çalışmalar sürdürülmektedir. Buradaki fikir, hidrojellerin vücuttaki kök hücreleri çekecekleri ve gençleştirilmiş ve daha verimli kök hücreler üreten küçük fabrikalar olarak hizmet edecekleridir.
Yardımcı Doçent Alireza Dolatshahi-Pirouz “Vücutta olup bitenleri izlemek için elektrotları hidrojel içine dahil etmek gerçekten de harika olabilir, örneğin kemik defektinde ve eğer plana göre ilerlemiyorsa, hidrojelleri elektronik arayüz yoluyla daha fazla kök hücre çekmek veya hücreleri daha verimli bir şekilde uyarmak. Bu nedenle, ilerlemenin izlenmesi ve geri bildirime bağlı olarak sistemin uyarılması için bir geri besleme döngüsü oluşturacağız. “diye ekledi.
Sonuçlar ACS Uygulamalı Malzemeler ve Arayüzler Dergisi’nde yayınlandı.
