Bitki Selülozu Sağlıklı Kemik İmplantlarının Önünü Açabilir

Çoğu kemik grefti veya implant, her zaman boşluğun şekline uymayan sert ve kırılgan bir seramikten yapılmıştır ve bu boşluklar kemiğin zayıf şekilde büyümesine ve implant yetmezliğine neden olabilmektedir.

British Columbia Üniversitesi ve McMaster Üniversitesi araştırmacıları, bu sentetik malzemelere daha etkili bir alternatif olarak, vücuda enjekte edilebilecek ve yeni kemiğin büyümesi için iskele sağlayabilecek havalı, köpük benzeri bir maddenin geleceğin kemik implantı materyali olabileceğini gösterdiler. Kemik boşluğunu tamamen doldurmak için gerektiği gibi sıkışıp genişleyebilen güçlü fakat hafif bir süngerformundaki bu aerojeller, bitki selülozundan türetilen nanokristaller işlenerek ortaya çıktı.

Kimyasal olarak çapraz bağlanmış selüloz nanokristal (CNC) aerojellerinin, kemik dokusu iskele uygulamaları için faydalı birçok özelliğe sahip olduğunu buldular. CNC'ler, sülfat ve fosfat yarı ester yüzey grupları içeren CNC'ler üretmek için, sırasıyla sülfürik asit veya fosforik asit kullanılarak ekstre edildi. İki tip CNC'den üretilen hidrazon çapraz bağlı aerojeller, elektron mikroskobu, X-ışını mikro-bilgisayarlı tomografi, X-ışını fotoelektron spektroskopisi, nitrojen absorbsiyon izotermleri ve sıkıştırma testi kullanılarak incelendi.

Gözenekli Yapı Kemik Büyümesini Teşvik Ediyor

Araştırmacılar, aerojel implantları alan ve almayan iki grup sıçan ile çalıştılar. CNC aerojelleri osteoblast benzeri Saos-2 hücreleri ile in vitro olarak değerlendirildi ve 7 güne kadar hücre metabolizmasında bir artış gösterdi, alkalin fosfataz analizleri ise hücrelerin fenotiplerini koruduğunu gösterdi. Tüm aerojeller, 0,1 M CaCl2 ön tedavisi ile vücut sıvısı simülasyonun içindeyken14 gün boyunca hidroksiapatit büyümesi sergiledi. Sülfatlanmış CNC aerojelleri, sıvı ortamlarda basınç dayanımı ve uzun süreli stabilite açısından hafifçe daha iyi performans gösteren fosfatlanmış CNC aerojelleri içeriyordu ve yetişkin erkek Long Evans sıçanlarının kalvar kemiğine implante edildi. 3 ve 12 haftalık zaman noktalarında kontrollerle karşılaştırıldığında, sülfatlı CNC aerojelleri sırasıyla %33 ve %50 artmış kemik hacmi fraksiyonu ve osteokondüktivite kanıtı gösterdiler.

Araştırmacılar sonuçların, çapraz bağlı CNC aerojellerinin esnek, gözenekli olduğunu ve kemik kusurlarına implante edildikten sonra kemik büyümesini etkili bir şekilde kolaylaştırdığını gösterdiğini belirttiler. Bu aerojenin diş implantları ve spinal ve eklem protezi ameliyatları dahil olmak üzere birçok uygulamada kullanılabileceğini aktardılar.