Vi tenker på eggeskall som skjøre. Likevel kan disse tynne, lett brytbare skjellene være nøkkelen til å lage bedre, sterkere beintransplantasjoner for mennesker.
Forskere ved University of Massachusetts Lowell (UML) har utviklet en metode for å bruke mikroskopiske partikler av pulveriserte eggeskall for å hjelpe til med å vokse nytt bein. Siden eggeskall er laget hovedsakelig av kalsiumkarbonat, et materiale vi allerede har i beinene våre, håper forskerne at det lettere vil bli akseptert av kroppen. Materialet kan en dag brukes til å reparere bein påvirket av ulykker, fødselsskader eller sykdom.
"Det er et stort behov for å utvikle nye og funksjonelle materialer for å reparere og regenerere skadet bein, " sier Gulden Camci-Unal, professor i kjemiteknikk ved UML som ledet forskningen. “På laboratoriet vårt tar vi gjerne ukonvensjonelle tilnærminger; vi ser på naturen og prøver å se hva vi kan bruke som allerede eksisterer. ”
Det finnes millioner av beintransplantasjoner over hele verden hvert år. Benstykkene som brukes til transplantatene kan komme fra pasientenes egne kropper eller fra kadavre, samt fra forskjellige syntetiske stoffer. Men ikke alle transplantater er vellykkede. Noen ganger unnlater transplantatene ikke beindannelse, og noen ganger blir de avvist av kroppen.
Camci-Unals metode, som nylig er beskrevet i tidsskriftet Biomaterials Science, innebærer å bruke knuste eggeskallpartikler for å forsterke hydrogeler - nettverk av polymerer som kan inneholde store mengder vann mens de opprettholder strukturen. I seg selv er hydrogelene myke og squishy; eggeskallene er med på å styrke dem. Materialet fungerer da som 3D stillas for osteoblaster, eller benceller.
Gulden Camci-Unal, til høyre, med doktorgradsstudent Xinchen Wu (UML) Å bruke eggeskall var tiltalende i sin enkelhet, sier Camci-Unal. Det er ikke noe syntetisk som må konstrueres i et laboratorium. Det er lett tilgjengelig. Det er også vanligvis bortkastet.
"Vi prøver å ta en enklere tilnærming her, som både kan være til fordel for miljøet og biomedisinsk vitenskap, " sier hun.
Camci-Unals team har hatt suksess med materialet i laboratoriet; den er ennå ikke testet på dyr eller mennesker. Neste trinn vil være å kartlegge leger for å forstå pasientenes behov. Teamet har søkt om patent på materialet og fortsetter å studere det, ved å gjøre ytterligere tester i mikro- og nanoskala for å bedre forstå hvordan det fungerer.
"Vi prøver å forstå i utgangspunktet hvilke egenskaper vi bør forbedre bedre for at materialet skal være nyttig for mennesker, " sier Camci-Unal.
Brian Amsden, professor i biomedisinsk ingeniørfag ved Queens University i Ontario, sier at han har sett forskere forsøke å lage syntetisk bein ved hjelp av forskjellige materialer, men aldri eggeskall. Det er syntetiske transplantater basert på kalsiumsulfat, på bovint kollagen, selv på koraller, blant mange andre.
"Dette er spesielt nyskapende i den forbindelse, " sier han og legger til at eggeskallet er billig og lett tilgjengelig, og potensielt hjelper til å etterligne menneskets benkomposisjon bedre enn ikke-biologiske materialer.
Amsden sier at det er et stort behov for syntetiske beintransplantasjonsmaterialer. Cadaver-bein kan være vanskelig å finne, og pasientens eget bein må høstes i en invasiv operasjon. "Du har skadet ett område nå du trenger for å helbrede to, " legger han til. Tilgjengelige syntetiske stoffer har en tendens til å være svakere enn autentisk bein, spesielt når du bøyer eller dreier.
Camci-Unal håper at materialet en dag kunne blandes med pasientens egne celler og brukes på en 3D-konstruksjon for å vokse til et implantat av riktig form og størrelse. Siden implantatet allerede ville ha pasientens celler i seg, vil det være mindre sannsynlig å bli avvist. Implantatene kan reparere bein som er skadet av bilulykker, bekjempelse, aldring, kreft eller et annet antall traumer eller fødselsskader. Materialet kan også potensielt brukes til å dyrke nye sener, brusk og tenner.
Hvis den er vellykket, vil oppfinnelsen absolutt gi ny mening til uttrykket "å gå på eggeskall."
