Forscher haben zweidimensionale mineralische Nanopartikel entwickelt, um dem Körper eine Behandlung zur Knorpelregeneration zu ermöglichen
Osteoarthritis ist eine degenerative Erkrankung, von der weltweit 630 Millionen Menschen betroffen sind, was fast 15 Prozent der Gesamtbevölkerung entspricht Planet. Bei Arthrose beginnt der Knorpel in unseren Knochen zu brechen, was den darunter liegenden Knochen schädigen kann und Schmerzen und Steifheit verursacht, insbesondere in den Knie-, Hüft- und Daumengelenken. Die Häufigkeit dieser Erkrankung nimmt mit zunehmendem Alter zu. Die Behandlung von Arthrose umfasst Medikamente, Physiotherapie und Ergotherapie, die hauptsächlich auf die Linderung der Schmerzsymptome abzielen. Um diese Erkrankung vollständig zu behandeln, muss beschädigtes Gelenkgewebe repariert werden. Diese Reparatur ist kompliziert und anspruchsvoll, da sich Knorpelgewebe im Knochen nur schwer regenerieren lässt. Da die Weltbevölkerung immer älter wird, werden dringend neue wirksame Behandlungsmethoden für Arthrose benötigt.
Wachstumsfaktoren Protein
Eine mögliche Behandlung von Arthrose umfasst die Konzeption und Durchführung von Protein Therapeutika, d.h proteiny im Labor für therapeutische Zwecke entwickelt. Proteine Therapeutika haben in den letzten Jahrzehnten einen großen Einfluss auf viele Krankheiten gehabt. Eine solche Klasse von proteiny nennt man Wachstumsfaktoren, die löslich abgesondert werden proteiny. Unser Körper ist zur Selbstheilung fähig und dieser Prozess kann durch die künstliche Anwendung von Wachstumsfaktoren verstärkt werden, um die an der Selbstheilung beteiligten Prozesse zu verbessern. Allerdings werden die meisten bekannten Wachstumsfaktoren schnell abgebaut und daher ist eine sehr hohe Dosierung erforderlich, um eine therapeutische Wirkung zu erzielen. Studien haben nachteilige Auswirkungen einer hohen Dosierung wie Entzündungen und unkontrollierte Gewebebildung gezeigt. Die Anwendung von Wachstumsfaktoren ist ebenfalls sehr begrenzt, hauptsächlich aufgrund des Mangels an effizienten Abgabesystemen oder Biomaterialträgern. Wachstumsfaktoren und effiziente Biomaterial-Abgabesysteme sind in der regenerativen Medizin, die Gewebereparatur und -regeneration umfasst, von entscheidender Bedeutung.
Eine neue Arthrosebehandlung auf Basis von Nanosilikaten
Forscher der Texas A&M University, USA, wollten eine neuartige Behandlung zur Knorpelregeneration entwickeln, indem sie zweidimensionale (2D) mineralische Nanopartikel entwickelten, die zur Bereitstellung von Wachstumsfaktoren verwendet werden könnten. Diese Nanopartikel (oder Nanosilikate) besitzen zwei Schlüsseleigenschaften – große Oberfläche und doppelte Ladung –, die eine einfachere Anlagerung von Wachstumsfaktoren ermöglichen. Nanosilikate zeigen eine höhere Bindungswirksamkeit an Wachstumsfaktoren, ohne die zu beeinträchtigen Proteine 3D-Konformation oder ihre biologische Funktion. Sie ermöglichen eine länger andauernde Abgabe (mehr als 30 Tage) von Wachstumsfaktoren an menschliche mesenchymale Stammzellen, die dann zur Regeneration des Knorpels verwendet werden, indem sie eine verstärkte Differenzierung der Stammzellen in Richtung Knorpel induzieren. Eine verbesserte Differenzierung bestätigt die hohe Aktivität der freigesetzten Substanzen Protein und das auch bei einer 10-fach niedrigeren Konzentration im Vergleich zu aktuellen Therapien, die eine viel höhere Dosis verwenden.
Diese Studie veröffentlicht in ACS Applied Materials & Interfaces zeigt ein nanotechnisches System – eine auf Nanoton basierende Plattform, in der Nanosilikate als Liefervehikel verwendet werden können, um eine nachhaltige Abgabe von zu ermöglichen Protein Therapeutika zur Behandlung von Arthrose. Ein solches auf Biomaterialien basierendes Verabreichungssystem könnte eine effiziente Behandlung von Arthrose gewährleisten, indem es die Gesamtkosten senkt und negative Nebenwirkungen minimiert. Diese neuartige Bereitstellungsplattform kann aktuelle orthopädische Regenerationsstrategien vorantreiben und einen Einfluss auf die regenerative Medizin haben.
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Quelle (n)
Cross LM et al 2019. Nachhaltige und verlängerte Lieferung von Proteine Therapeutika aus zweidimensionalen Nanosilikaten. ACS Applied Materials & Interfaces. 11 https://doi.org/10.1021/acsami.8b17733
