Eierschalen können helfen zu wachsen, Knochen zu heilen

Die Entdeckung könnte zu einer schnelleren Genesung nach Verletzungen, Krankheiten und Verletzungen führen

10.07.2019 - USA

Eierschalen können das Wachstum neuer, starker Knochen, die für medizinische Verfahren benötigt werden, fördern, wie ein Team von UMass Lowell-Forschern herausgefunden hat.

Die von UMass Lowell entwickelte Technik könnte eines Tages zur Reparatur von Knochen bei Patienten mit Verletzungen durch Alterung, Unfälle, Krebs und andere Krankheiten oder im militärischen Kampf eingesetzt werden, so Assistant Prof. Gulden Camci-Unal, der die Studie leitet.

Durch das innovative Verfahren werden zerkleinerte Eierschalen in eine Hydrogelmischung eingebracht, die einen Miniaturrahmen für den Knochenaufbau im Labor bildet, der für Knochentransplantationen verwendet wird. Dazu werden dem Körper des Patienten Knochenzellen entnommen, in diese Substanz eingebracht und dann in einem Inkubator kultiviert, bevor der entstehende neue Knochen in den Patienten implantiert wird.

Die Forschung zeigt, dass, wenn Eierschalenpartikel - die hauptsächlich aus Kalziumkarbonat bestehen - in das Hydrogelgemisch eingebracht werden, die Wachstums- und Härtungsfähigkeit der Knochenzellen erhöht wird, was zu einer schnelleren Heilung führen könnte. Und da der Knochen aus Zellen des Patienten gewonnen wird, ist die Möglichkeit, dass das Immunsystem des Einzelnen das neue Material ablehnt, stark reduziert, so Camci-Unal, Mitglied der Fakultät in der Abteilung für Chemieingenieurwesen, Teil von UMass Lowells Francis College of Engineering.

Der Prozess könnte auch verwendet werden, um zu helfen, Knorpel, Zähne und Sehnen zu wachsen, sagte sie.

"Dies ist die erste Studie, die Eierschalenpartikel in einer Hydrogelmatrix zur Knochenreparatur verwendet. Wir haben es bereits zum Patent angemeldet und sind sehr erfreut über unsere Ergebnisse. Wir gehen davon aus, dass der Prozess in vielerlei Hinsicht an den Einsatz angepasst werden kann", sagt Camci-Unal und fügt hinzu, dass die Eierschalenpartikel eines Tages auch als Träger dienen könnten, um Proteine, Peptide, Wachstumsfaktoren, Gene und Medikamente an den Körper zu liefern.

Zu den an der Forschung beteiligten UMass Lowell-Studenten gehören die Doktoranden Sanika Suvarnapathaki und Xinchen Wu von Lowell sowie Darlin Lantigua von Lawrence. Wu war der Hauptautor der Forschungsergebnisse des Teams, die in der Fachzeitschrift Biomaterials Science veröffentlicht wurden und diesen Monat auf dem Cover der Printausgabe der Publikation erscheinen werden.
Die Verwendung von Eierschalen zur Unterstützung des Knochenwachstums bietet nach Ansicht der Forscher eine nachhaltige Möglichkeit, sie wiederzuverwenden und gleichzeitig die Technologie hinter diesen Verfahren voranzutreiben.

"Die weltweite Verschwendung von verworfenen Eierschalen beläuft sich in der Regel auf Millionen Tonnen pro Jahr aus der Haushalts- und Gewerbeküche. Durch die Umnutzung können wir direkt der Wirtschaft und der Umwelt zugute kommen und gleichzeitig eine nachhaltige Lösung für unerfüllte klinische Bedürfnisse bieten", sagte Camci-Unal.

Es ist nicht das erste Mal, dass Camci-Unal einen unkonventionellen Ansatz zur Entwicklung neuer Materialien für die Biomedizintechnik verfolgt. Letztes Jahr nutzten sie und ihr Team die Prinzipien des Origami - der alten japanischen Kunst des Papierfaltens - als Inspiration, um winzige 3D-Strukturen zu bauen, in denen Biomaterialien im Labor angebaut werden können, um neue Gewebe herzustellen.

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