We beschouwen eierschalen als kwetsbaar. Toch kunnen deze dunne, gemakkelijk breekbare schalen de sleutel zijn om betere, sterkere bottransplantaten voor mensen te maken.
Onderzoekers van de Universiteit van Massachusetts Lowell (UML) hebben een methode ontwikkeld om microscopische deeltjes van verpulverde eierschalen te gebruiken om nieuw bot te laten groeien. Omdat eierschalen meestal worden gemaakt van calciumcarbonaat, een materiaal dat we al in onze botten hebben, hopen de onderzoekers dat het gemakkelijker door het lichaam wordt geaccepteerd. Het materiaal zou ooit kunnen worden gebruikt om botten te herstellen die zijn getroffen door ongevallen, geboorteafwijkingen of ziekten.
"Er is een grote behoefte aan de ontwikkeling van nieuwe en functionele materialen om beschadigd bot te repareren en regenereren, " zegt Gulden Camci-Unal, een professor in chemische technologie aan UML die het onderzoek leidde. “In ons lab kiezen we graag voor onconventionele benaderingen; we kijken naar de natuur en proberen te zien wat we kunnen gebruiken dat al bestaat. "
Jaarlijks zijn er wereldwijd miljoenen bottransplantaties. De botstukken die voor de transplantaten worden gebruikt, kunnen afkomstig zijn van het eigen lichaam van de patiënt of van kadavers, evenals van verschillende synthetische stoffen. Maar niet alle transplantaten zijn succesvol. Soms veroorzaken de transplantaten geen botvorming en soms worden ze door het lichaam afgewezen.
De methode van Camci-Unal, recent beschreven in het tijdschrift Biomaterials Science, omvat het gebruik van gemalen eierschaaldeeltjes om hydrogels te versterken - netwerken van polymeren die grote hoeveelheden water kunnen vasthouden met behoud van hun structuur. Op zichzelf zijn de hydrogels zacht en zacht; de eierschalen helpen ze te versterken. Het materiaal dient vervolgens als 3D-steigers voor osteoblasten of botcellen.
Gulden Camci-Unal, rechts, met promovendus Xinchen Wu (UML) Het gebruik van eierschalen was aantrekkelijk in zijn eenvoud, zegt Camci-Unal. Het is niet iets synthetisch dat in een laboratorium moet worden ontwikkeld. Het is direct beschikbaar. Het wordt meestal ook verspild.
"We proberen hier een eenvoudiger aanpak te volgen, die zowel het milieu als de biomedische wetenschap ten goede kan komen, " zegt ze.
Het team van Camci-Unal heeft succes gehad met het materiaal in het lab; het is nog niet getest op dieren of mensen. De volgende stap is het onderzoeken van artsen om de behoeften van patiënten te begrijpen. Het team heeft een patent op het materiaal aangevraagd en blijft het bestuderen door verder te testen op micro- en nanoschaal om beter te begrijpen hoe het werkt.
"We proberen in principe te begrijpen welke eigenschappen we beter zouden moeten verbeteren, zodat het materiaal de mens kan helpen, " zegt Camci-Unal.
Brian Amsden, professor in de biomedische technologie aan de Queens University in Ontario, zegt dat hij onderzoekers heeft geprobeerd synthetisch bot te maken met behulp van verschillende materialen, maar nooit met eierschalen. Er zijn synthetische transplantaten op basis van calciumsulfaat, op rundercollageen, zelfs op koraal, onder vele anderen.
"Dit is met name innovatief in dat opzicht, " zegt hij, eraan toevoegend dat eierschaal goedkoop en gemakkelijk verkrijgbaar is en mogelijk helpt bij het nabootsen van menselijke botsamenstelling beter dan niet-biologische materialen.
Amsden zegt dat er een enorme behoefte is aan synthetische bottransplantatiematerialen. Kadaverbot kan moeilijk te vinden zijn en het eigen bot van een patiënt moet in een invasieve operatie worden geoogst. "Je hebt nu één gebied beschadigd, je moet er twee helen, " voegt hij eraan toe. Momenteel beschikbare synthetische stoffen zijn meestal zwakker dan authentiek bot, vooral bij buigen of draaien.
Camci-Unal hoopt dat het materiaal op een dag kan worden gemengd met de eigen cellen van een patiënt en kan worden toegepast op een 3D-constructie om te groeien tot een implantaat met de juiste vorm en grootte. Omdat het implantaat al cellen van de patiënt bevat, is de kans kleiner dat het wordt afgewezen. De implantaten kunnen botten repareren die zijn beschadigd door auto-ongelukken, gevechten, veroudering, kanker of een ander aantal trauma's of geboorteafwijkingen. Het materiaal kan mogelijk ook worden gebruikt om nieuwe pezen, kraakbeen en tanden te laten groeien.
Indien succesvol, zou de uitvinding zeker een nieuwe betekenis geven aan de term "op eieren lopen".
