Els biomaterials s'estan convertint en una part important de molts procediments terapèutics i de diagnòstic, i la recerca en aquest camp creix ràpidament. Algunes de les àrees més interessants són ortopèdia , oftalmologia , tractaments de càncer i atenció dental.
Un biomaterial és una substància que s'ha dissenyat per adoptar una forma que s'utilitza per dirigir el curs d'un procediment terapèutic o de diagnòstic .
Encara que molts dels estudis sobre biomaterials es fan en models animals o in vitro , els científics prediuen que els resultats aviat s'utilitzaran en assaigs humans.
Oftalmologia i BioMaterials
La membrana amniòtica (AM) s'ha utilitzat durant la cirurgia reconstructiva de l'ull durant molts anys. Recentment, s'han proposat noves tècniques que fan que la substitució de la còrnia sigui més eficient. Aquesta cirurgia particular es realitza sovint quan hi ha una lesió permanent a l'ull causada per una malaltia o cremades químiques.
L'AM s'obté de la capa més interna de la placenta i té propietats antiinflamatòries i anti-cicatritzades, la qual cosa la converteix en un bon substitut de la membrana. Tanmateix, el teixit AM és naturalment prim i ennuvolat, que pot afectar la visió d'una persona. Els científics estan investigant maneres d'endurir i aclarir òpticament l'AM mitjançant la creació d'un laminat de teixits. Ells creuen que les seves troballes ajudaran a avançar AM de manera que s'apliqui millor el material en la cirurgia reconstructiva de l'ull humà.
Biomaterials per a la millora del diagnòstic i el tractament del càncer
També hi ha hagut molts progressos utilitzant diferents biomaterials en el tractament del càncer. Aquests inclouen l'ús de materials originals per establir el diagnòstic i pronòstic de diferents càncers, així com utilitzar-los per lliurar medicaments contra el càncer d'una manera més eficaç.
Les teràpies que apunten als tumors directament han estat reconegudes com una forma preferible de tractar el càncer. Són capaços de donar grans cops a les cèl·lules cancerígenes i causar menys efectes secundaris.
Als efectes de la teràpia localitzada de càncer, investigadors de la Universitat d'Adelaide, Austràlia, van dissenyar i dissenyar un implant basat en fils de titani en 3D amb matrius de nanotubs de titania que es poden carregar amb un medicament contra el càncer i servir com a dispositiu de subministrament de medicaments. Els seus estudis van demostrar que quan es lliura el tractament del càncer amb els nous implants, les cèl·lules del càncer de mama es van tornar menys propenses a sobreviure. Durant el transcurs de la seva investigació, tres dies després de la inserció de l'implant, les cèl·lules tumorals van començar a retrocedir. Els investigadors també subratllen que aquest nou enfocament quimioterapèutic podria adaptar-se a altres tipus de càncer en el futur.
El lliurament de medicaments al lloc exacte d'una lesió és un enfocament que també s'està provant en altres àrees de la medicina. Per exemple, les infeccions bacterianes resistents als fàrmacs, que s'han convertit en un problema creixent a causa de l'ús excessiu d'antibiòtics, podrien ser tractats utilitzant els últims avenços en biomaterials. Els vehicles nano de sílice mesoporós incrustats en plata ja s'han utilitzat en models de ratolins per oferir antibiòtics a les àrees de la infecció resistent.
En la recerca animal, les nanoplatformes han demostrat ser molt eficients en matar bacteris, alhora que utilitzen agents de plata i antibiòtics.
Enginyeria del teixit del cartílag
La Dra. Tanya Levingstone, del Royal College of Surgeons in Ireland (RCSI), està explorant una altra àrea interessant de la recerca sobre biomaterials. Levingstone forma part del Grup de Recerca en Enginyeria d'Ossos i Teixits. Aquest grup ha avançat significativament en el disseny d'un material que pot ajudar a regenerar les articulacions danyades. L'equip de recerca es va unir al centre de recerca AMBER ( Materials Avançats i BioEngineering Research) i va desenvolupar un bastidor porós multicapa 3D que consisteix en col • lagen, hidroxiapatita i àcid hialurònic.
Totes aquestes substàncies estan presents en una articulació sana i tenen el potencial de dirigir activament les cèl·lules del cos per reparar les articulacions danyades.
En els seus estudis més recents, els investigadors irlandesos van provar el compost en un animal de pura sang de 15 mesos d'edat. El cavall patia una malaltia degenerativa de les dues articulacions del genoll conegudes com osteocondritis dissecanes. Alguns casos d'aquesta condició poden ser tan greus en animals que necessiten ser euthanizados. Després d'haver estat sotmès a un procediment artroscòpic rutinari que elimina els fragments de genoll inestables, es van implantar els bastides de múltiples capes a les articulacions del cavall. Com a resultat, es van formar nous ossos i cartílags, tal com va revelar una investigació cinc mesos després del procediment inicial. El jove cavall amb perspectives prèviament toscos ara torna a entrenar per a esdeveniments de salt d'espectacles.
El material ha estat patentat i ara es coneix com ChondroColl. És el segon producte de l'equip en el camp de la regeneració òssia. Anteriorment, van dissenyar i provar un bastidor de regeneració òssia anomenat HydoxyCall, que ja ha estat aprovat per la CE i ha estat posat al mercat per una empresa de nova creació de RCSI, anomenada SugarColl Technologies. ChondroColl està actualment a l'espera d'una aprovació reguladora, i s'espera que comencin els primers estudis sobre humans amb defectes osteocondris en un futur proper.
Supressió de la decadència dental
Els investigadors de la Universitat de Pennsilvània estudien millors maneres d'eliminar la placa dental que ocasionalment pot provocar l'aparició de la caries dental. Van dissenyar nanopartícules catalítiques amb activitat peróxida que poden alterar la matriu protectora que envolta les bactèries que es troben a la boca. Aquesta nova estratègia ha estat provada fins ara en els models de rosegadors i ha demostrat una disminució significativa de la caries dental. L'equip espera aplicar aviat aquest coneixement per tractar la malaltia oral humana. Proposen incloure eventualment les nanopartícules catalítiques amb peróxido en productes de pasta dental i productes bucals comercials com una nova estratègia antiplaque en la lluita contra la caries dental.
Fonts:
David F, Levingstone T, O'Brien F, et al. Millora de la cicatrització òssia mitjançant la implantació de bastides de col·lagen-hidroxiapatita en el tractament d'un gran quist dels ossos aneurismàtics mandibulars multiloculars en una pila de pura sang. Journal of Tissue Engineering & Regenerative Medicine [serial en línia]. Octubre de 2015; 9 (10): 1193.
Gao L, Liu Y, Koo H, et al. Els nanocatalitzadors promouen la degradació de la matriu de biofilms de Streptococcus mutans i milloren la mortalitat bacteriana per reprimir la càries dental in vivo. Biomaterials [serial en línia]. 29 de maig de 2016; 101: 272-284.
Hariya T, Tanaka Y, Yokokura S, Nakazawa T. Laminats transpirables i membranes amniòtiques humanes resistents per al trasplantament de còrnia. Biomaterials, [serial en línia]. Setembre 1,2016; 101: 76-85.
Kaur G, Willsmore T, Evdokiou A, et al. Implants de filferro de titani amb matrius de nanotubs: un model d'estudi per al tractament de càncer localitzat. Biomaterials [serial en línia]. 1 de setembre de 2016; 101: 176-188.
Meller D, Pauklin M, Thomasen H, Westekemper H, Steuhl KP. Trasplantament de membrana amniòtica en l'ull humà. Deutsches Ärzteblatt International. 2011; 108 (14): 243-248. doi: 10.3238 / arztebl.2011.0243.
Stack J, Levingstone T, David F, et al. La reparació d'osteocondritis grans disseca lesions mitjançant una nova construcció multicapa de teixit construït en un atleta equí. Revista d'Enginyeria de Teixits i Medicina Regenerativa [serial en línia]. 20 de maig de 2016; Disponible a MEDLINE, Ipswich, MA. Consultat l'11 de juny de 2016.
Wang Y, Ding X, Gu H, et al. Caràcter nano de sílice mesoporós integrat en nucli platejat i carregat d'antibiòtics com a agent antibacterià sinèrgic per al tractament d'infeccions resistents als fàrmacs. Biomaterials [serial en línia]. 2 de juny de 2016; 101: 207-216.