ננו-חלקיקים מסייעים בצמיחת עצם

חוקרים השתמשו בננוטכנולוגיה כדי להצמיח רקמת עצם דחוסה יותר באמצעות החדרת ננו-חלקיקים דמויי-מקלות לתוככי הנקבוביות של חומר כימי המשמש כתבנית לעצם

במחקר ראשון מסוגו, ביו-מהנדסים וביו-מדענים באוניברסיטת Riceו בארה”ב באוניברסיטת Radboud בהולנד הראו כי הם מסוגלים להצמיח רקמת עצם דחוסה יותר באמצעות החדרת ננו-חלקיקים דמויי-מקלות לתוככי הנקבוביות של חומר כימי המשמש כתבנית לעצם.

זוהי פריצת הדרך האחרונה בתחום המתפתח מאוד של הנדסת רקמות. התחום החדש משלב בתוכו את המחקרים האחרונים במדעי החומרים ובהנדסה ביורפואית לשם ייצור רקמות הניתנות להשתלה ללא סיכון בדחייתן ע”י הגוף. לשם הצמחת עצם חדשה מהנדסי רקמות, בדר”כ, ממקמים תאי עצם בתוך חומרים נקבוביים ומתכלים בגוף המכונים “פיגומים” (scaffolds) המשמשים כתבניות לצמיחה. בהינתן הסימן הכימי או הפיסיקלי המתאים, התאים מתחילים ליצור עצם חדשה. התבנית מתפרקת עם הזמן ועצם חדשה מחליפה אותה.

“באופן מיטבי, על הפיגום להיות נקבובי ביותר, בלתי רעיל לגוף ומתכלה בתוכו עם הזמן, אך בנוסף גם חזק מספיק כדי שיוכל לשאת עליו את המטען המבני של העצם אשר תחליפו בסופו של דבר,” מסביר החוקר הראשי Antonios Mikos. “אומנם מחקר קודם הראה כי ננו-צינורות פחמן מעניקים חוזק מכאני נוסף לפיגומים פולימריים, אך זהו המחקר הראשון שבחן את ביצועיהם של חומרים אלו בדגם של בע”ח.”

בניסויים, השתילו החוקרים שני סוגים של פיגומים בתוך ארנבים. סוג אחד היה מורכב מפלסטיק מתכלה הקרוי פולי-פרופילן-פומאראט [poly(propylene fumarate),PPF] אשר היה יעיל בניסויים קודמים. הסוג השני היה מורכב מ- 99.5% של PPF ו- 0.5% של ננו-צינורות פחמן יחידי-דופן (single-walled). בעוד שבאופן רגיל הננו-צינורות ארוכים פי אלף יותר מקוטרם, החוקרים השתמשו דווקא במקטעים קצרים אשר פעלו בעבר באופן יעיל והיו מתאימים יותר. מחצית מהדגימות נבחנה לאחר ארבעה שבועות מרגע ההשתלה ומחציתם כעבור 12 שבועות.

בעוד שלא היה כל הבדל משמעותי עבור התקופה של ארבעה שבועות, לאחר 12 שבועות ההרכב שהכיל את הננו-צינורות הראה קצב גידול עצם הגבוה פי שלושה מאשר הסוג שהכיל PPF בלבד. יתרה מכך, החוקרים גילו כי לאחר 12 שבועות הפיגומים שהרכבם הכיל ננו-צינורות הכילו שני-שלישים מרקמת העצם יחסית לרקמה הטבעית בסביבתם, בעוד שהפיגום שהורכב מ- PPF בלבד הכיל חמישית מכמות זו.

החוקר הראשי אומר כי הננו-הרכבים פעלו טוב מהצפוי. למעשה, התוצאות מצביעות על כך שהם משמשים יותר מאשר מכווינים סבילים והינם בעלי-תפקיד פעיל בקידום צמיחת עצם. “אנו עדיין לא מבינים את המנגנון המדויק של צמיחת עצם משופרת זו, אך אנו מתכננים ניסויים מקיפים לשם כך,” אומר החוקר. “התוצאה יכולה לנבוע משינויים בכימיית פני-השטח, בחוזק המבני או בגורמים אחרים.”

להודעה של החוקרים