Araştırmacılar, piezoelektrik çerçeveyi ve doğal olarak oluşan bir mineralin büyümeyi teşvik eden özelliklerini birleştiren bir iskele oluşturarak farelerde hasar görmüş kemiği yeniden oluşturdu.
Piezoelectrically and Topographically Engineered Scaffolds for Accelerating Bone Regeneration
Kore İleri Enstitüsü’nden (KAIST) araştırmacılar, piezoelektrikliği ve kemikte doğal olarak oluşan bir minerali birleştiren kemik yenilenmesine yönelik öncü bir yaklaşım geliştirdiler.
Kemiklerde ve dişlerde bulunan bir mineral olan hidroksiapatit (HAp), kemiğin yapısal dayanıklılığında ve yenilenmesinde rol oynar. Diş minesini yeniden mineralleştirmek ve dişleri güçlendirmek için genellikle diş macununa eklenir.
Araştırmalar HAp’ın osteogenezi (kemik oluşumunu) arttırdığını ve yeni kemik büyümesi için bir iskele sağladığını buldu.
Aynı zamanda piezoelektrik özelliklere ve pürüzlü bir yüzeye sahip olduğundan, üzerinde kemik yetiştirilecek iskeleler oluşturmak için ideal bir adaydı.
Böylece araştırmacılar, HAp’ı bir polimer film olan poliviniliden florür-ko-trifloro etilenin (P(VDF-TrFE)) piezoelektrik çerçevesine entegre eden bağımsız bir biyomimetik iskele ürettiler.
Basınç uygulandığında elektrik sinyalleri üreten bağımsız iskele, bu yaklaşımı, metalik protez kaplamalarla sınırlı olan, HAp ve P(VDF-TrFE)’yi birleştiren önceki araştırmalardan farklı kılıyor.
Araştırmacıların yeni yaklaşımının, yüzeye bağlı uygulamaların ötesinde kemik yenilenmesi için çok yönlü bir platform sağladığını söylüyorlar.
HAp içeren ve içermeyen yapı iskelelerinin in vitro karşılaştırılması, HAp yapı iskelelerine hücre bağlanmasının %10 ila yüzde 5 daha yüksek olduğunu gösterdi.
Beş günlük hücre kültüründen sonra hücre proliferasyonu yüzde 20 ila yüzde 30 daha yüksekti ve HAp yapı iskelelerinde yaklaşık yüzde 30 ila yüzde 40 daha yüksek osteogenez seviyeleri mevcuttu.
Bulgular, HAp’ın iskelenin piezoelektrik özelliklerini maksimuma çıkardığını ve temel fiziksel yapıyı ve doku yenilenmesi için gerekli önemli ipuçlarını sağlayan tüm dokuların hücresel olmayan bileşeni olan vücudun hücre dışı matrisine benzer bir ortam yarattığını gösteriyor.
Araştırmacılar daha sonra HAp/P(VDF-TrFE) yapı iskelelerini fareler üzerinde test ederek bunları hayvanların kafatası kemiklerindeki (calvaria) kusurların üzerine yerleştirdiler.
İskeleler altı hafta boyunca deformasyon olmadan muhafaza edildi.
Tüm fareler hayatta kaldı; enfeksiyon veya inflamatuar yanıt dahil hiçbir olumsuz olay gözlenmedi. İki, dört ve altı haftalık implantasyondan sonra, HAp iskeleleri takılan farelerde kemik rejenerasyonu, kontrol gruplarındaki hiç kemik oluşumu olmayan farelere kıyasla önemli ölçüde arttı.
