UPORABA POLYHIPE-BIOKOMPATIBILNIH AKRILNIH POLIMEROV V TKIVNEM INŽENIRSTVU KOSTNIH NADOMESTKOV PoliMaT Academy TalentCamp 2012 Naloga za samostojno delo; področje C: Polimeri v medicini ddr. Matjaž DEŽELAK, univ. dipl. biol. Medicinska fakulteta, Biotehniška fakulteta
VSEBINA PREDSTAVITVE Uvod Biologija kostnega tkiva Tkivni inženiring s polyhipe 3D nosilci Akrilatni polyhipe Idejna rešitev
INTERDISCIPLONARNOST biologija kemija vede o materialih medicina medicinski inženiring Schieker M., Mutschler W. (2006). Bridging posttraumatic bony defects. Established and new methods. Unfallchirurg 109: 715 732.
BIOLOGIJA KOSTNEGA TKIVA Osteon (osnovna strukturna enota) Haversianov kanal Lakune z osteociti Kanalikuli Celice Osteoblasti Osteociti Osteoklasti Matriks Kolagen I in V Osteokalcin Osteopontin Osteonektin Fibronektin Kostni sialoprotein-2 mineraliziran HA
TKIVNI INŽENIRING S 3D NOSILCI Mezenhimalne zarodne celice Enostavna izolacija iz različnih tkiv kostni mozeg!!! Dolgoročna propagacija brez izgube diferenciacijskega potenciala Enostavna diferenciacija v osteogeno celično linijo Individualno zdravljenje - priprava avtogenih tkiv http://stemcelldoc.files.wordpress.com/2011/12/mesenchymal-stem-cell1.jpg 3D nosilci Biokompatibilni, biorazgradljivi, neimunogeni Porozni, biomehansko ustrezni, tehnološko reproducibilni Pristop mimikrije zunajceličnega matriksa!!! Sintetični in polsintetični organski materiali: poceni, naknadna funkcionalizacija enostavna, prilagodljiva in ponovljiva priprava Akay G., Birch M.A., Bokhari M.A. (2004). Microcellular polyhipe polymer supports osteoblast growth and bone formation in vitro. Biomaterials 25: 3991 4000.
TKIVNI INŽENIRING S 3D NOSILCI Osteoinduktivni rastni faktorji (OGF) Transformirajoči rastni faktor β Inzulinu podobni rastni faktor Trombocit-izvirajoči rastni faktor Bazični fibroblastni rastni faktor Kostni morfogenetski proteini Dva pristopa Vključitev OGF v 3D nosilec Genski inženiring celic
AKRILATNI POLYHIPE MATERIALI KOT KOSTNI NADOMESTKI Prednosti Biokompatibilni Enostavna priprava Prilagodljiva morfologija in kemijska struktura Reproducibilnost in homogenost strukture http://en.wikipedia.org/wiki/acrylic_acid Slabosti Biološko slabo oz. nerazgradljivi Neustrezno bioinformacijsko okolje Nezadostna adhezija celic Nezadostna proliferacija celic
IDEJNA REŠITEV Izhodiščni pogoji Biorazgradljivost!!! in situ regeneracija sinhronizirana z degradacijo inovativen material Izhodiščna raziskava [He s sod. (2001)] Osnovni polimer: poli(propilen fumarat) Povezovalni kopolimer: poli(propilen fumarat)-diakrilat Polimerizirano omrežje: poli(propilen fumarat)/poli(propilen fumarat)-diakrilat
IDEJNA REŠITEV + + Osnovni monomer ti. propilenglikol akrilotartarna kislina tartarna kislina + akrilna kislina + propilen glikol Povezovalni kopolimer ti. dipropilen tartrat-diakrilat akrilna kislina + propilen glikol + tartarna kislina + propilen glikol + akrilna kislina
IDEJNA REŠITEV Polimerizirano omrežje ti. poli(propilen akrilotartrat)/poli(propilen tartrat)-diakrilat
IDEJNA REŠITEV Degradacijski produkti propilen glikol prehranski dodatek E1520, umetni dim, elektronska cigareta, topilo za arome hrane tartarna kislina naravna sestavina nekaterega sadja, vina poliakrilat tvorba kompleksov s kovinskimi kationi?? precipitacija??
IDEJNA REŠITEV polyhipe tipa w/o radikalska polimerizacija z iniciatorjem benzoil peroksid v diklorometanu surfaktant??? Pickerjeve emulzije??? velikost vrzeli vsaj 500 μm, ustrtezna odprtost izrazita prisotnost mikropor dodatek hidroksiapatita (HA) dodatek sintetičnega peptida Glu 7 -Pro-Arg-Gly-Asp-Thr vezava HA in celičnih integrinov po meri dodatek proteinov zunajceličnega matriksa dodatek osteoinduktivnih faktorjev mezenhimatske zarodne celice in vivo študije na živalih
hvala za pozornost