Forskare har skapat 2-dimensionella mineralnanopartiklar för att leverera behandling i kroppen för broskregenerering
artros är en degenerativ sjukdom som drabbar 630 miljoner människor världen över, vilket är nästan 15 procent av hela befolkningen på planet. Vid artros börjar brosket i vårt ben bryta ner och detta kan skada det underliggande benet och orsaka smärta och stelhet, särskilt i knä-, höft- och tumleder. Förekomsten av detta tillstånd ökar när vi åldras. Behandlingar för artros inkluderar mediciner, sjukgymnastik, arbetsterapi som främst är inriktad på att lindra smärtsymtom. För att behandla detta tillstånd helt måste skadade ledvävnader repareras. Denna reparation är komplicerad och utmanande eftersom broskvävnad i benet är svår att regenerera. När världens befolkning åldras behövs omedelbart nya effektiva behandlingar för artros.
Tillväxtfaktorer proteinet
En möjlig behandling av artros innebär design och leverans av proteinet terapeutika dvs proteiner konstruerad i laboratorium för terapeutisk användning. Protein Läkemedel har haft stor inverkan på många sjukdomar under de senaste decennierna. En sådan klass av proteiner kallas tillväxtfaktorer som utsöndras lösligt proteiner. Vår kropp är kapabel till självläkning och denna process kan förbättras genom artificiell tillämpning av tillväxtfaktorer för att förbättra processer involverade i självläkning. De flesta av de kända tillväxtfaktorerna bryts dock ned snabbt och därför krävs mycket hög dosering för att uppnå en terapeutisk effekt. Studier har visat negativa effekter av höga doser som inflammation och okontrollerad vävnadsbildning. Tillämpningen av tillväxtfaktorer är också mycket begränsad, främst på grund av bristen på effektiva leveranssystem eller biomaterialbärare. Tillväxtfaktorer tillsammans med effektiva biomaterialtillförselsystem är avgörande i regenerativ medicin som involverar vävnadsreparation och regenerering.
En ny behandling för artros baserad på nanosilikater
Forskare vid Texas A&M University, USA syftade till att utveckla en ny behandling för broskregenerering genom att designa tvådimensionella (2D) mineralnanopartiklar som kan användas för att leverera tillväxtfaktorer. Dessa nanopartiklar (eller nanosilikater) har två nyckelegenskaper - hög ytarea och dubbelladdning - som möjliggör enklare fästning av tillväxtfaktorer. Nanosilikater visar högre bindningseffekt till tillväxtfaktorer utan att påverka protein 3D-konformation eller dess biologiska funktion. De tillåter längre uppehållen leverans (mer än 30 dagar) av tillväxtfaktorer till mänskliga mesenkymala stamceller som sedan används vid regenerering av brosk genom att inducera ökad differentiering av stamceller mot brosk. Förbättrad differentiering bekräftar hög aktivitet hos de frisatta proteinet och det också vid 10 gånger lägre koncentration jämfört med nuvarande terapier som använder mycket högre dos.
Denna studie publicerad i ACS-tillämpat material och gränssnitt visar ett nanokonstruerat system – en nanolera-baserad plattform där nanosilikater kan användas som ett transportmedel för att möjliggöra uthållig leverans av proteinet terapeutika för behandling av artros. Ett sådant biomaterialbaserat leveranssystem skulle kunna säkerställa effektiv behandling av artros genom att minska de totala kostnaderna och minimera negativa biverkningar. Denna nya plattform för leverans kan stärka nuvarande ortopediska regenereringsstrategier och påverka regenerativ medicin.
***
{Du kan läsa den ursprungliga forskningsartikeln genom att klicka på DOI-länken nedan i listan över citerade källor}
Källa (er)
Cross LM et al 2019. Uthållig och förlängd leverans av Protein Terapeutik från tvådimensionella nanosilikater. ACS tillämpade material och gränssnitt. 11. https://doi.org/10.1021/acsami.8b17733
