Süßer Überzug für saure Knochen

Beschichtung verbessert die Knochen-Implantat-Integration bei Osteoporose: Physiologische Freisetzung von chemisch modifizierten Glykanen aus Titan-Implantaten unterdrückt Entzündungen

16.02.2021 - China

Osteoporose ist eine führende globale Gesundheitsherausforderung. Neben ihren eigenen nachteiligen Auswirkungen beeinträchtigt sie auch die Funktion von Knochenimplantaten - die normalerweise aus einem Metall namens Titan (Ti) bestehen. Da an der Implantationsstelle weniger Knochen als normal vorhanden ist, können sich die Implantate leicht lockern, was oft mit anhaltenden Entzündungen einhergeht.

Kürzlich haben chinesische Wissenschaftler von der Universität Macau und der Universität Nanjing in Zusammenarbeit mit dem National Dental Centre Singapore eine bioaktive Beschichtung erfunden, die chemisch mit der normalen Ti-Oberfläche verbunden werden kann. Diese Beschichtung, die aus einem chemisch modifizierten Glykan (einer Kette von Zuckern) besteht, kann Entzündungen auf Knochenimplantaten sequenziell an- und abschalten. Wenn sie unter osteoporotischen Bedingungen aufgebracht wird, schaltet sie zunächst die "gute Entzündung" ein, indem sie die Makrophagen des Wirts anweist, die Moleküle freizusetzen, die die Knochenzellen aktivieren und die Heilung fördern können; wenn die Knochenzellen wachsen und in einem gewissen Umfang funktionieren, scheiden sie auf natürliche Weise ein Enzym, die sogenannte alkalische Phosphatase, aus, um das chemisch modifizierte Glykan von der Ti-Oberfläche zu schneiden. Diese "zuckerüberzogenen Kugeln" können gezielt Makrophagen abtöten, um die "böse Entzündung" für eine bessere Heilung und höhere Sicherheit auszuschalten.

Der Hauptkontakt und korrespondierende Autor dieser Arbeit, Prof. Chunming Wang von der Universität Macau, sagte: "Interessanterweise sind diese Makrophagen, die im späteren Teil des Heilungsprozesses abgetötet werden sollen, genau diejenigen, die in der früheren Phase den Hauptbeitrag zur Freisetzung von knochenbildenden Zytokinen geleistet haben. Deshalb haben wir dieses Design als 'Brückenschlag'-Strategie bezeichnet." Er weist darauf hin, dass der Hauptvorteil dieser Beschichtung darin besteht, die Kraft der begrenzten Anzahl von Knochenzellen um die Implantate herum bei Osteoporose zu maximieren.

Der Mitautor, Prof. Lei Dong von der Universität Nanjing, fügte hinzu, dass es unter diesen pathologischen Bedingungen unrealistisch ist, die Anzahl der Knochenzellen um die Implantate herum stark zu erhöhen oder ihre Funktion zu stimulieren, um eine bessere Knochen-Implantat-Integration zu erreichen. "Unsere Methode nutzt die inhärente Kraft der Immunreaktionen, um die Wirksamkeit der Implantate zu erhöhen, ohne komplizierte Methoden zu verwenden, die Sicherheitsprobleme mit sich bringen könnten. "

Basierend auf der günstigen Leistung dieser Beschichtung in einem Ratten-Osteoporosemodell, erwarten die beiden Forscher, dass die nächste Stufe der Forschung in größeren Tieren durchgeführt wird.

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Originalveröffentlichung

Zhenzhen Wang et al.; "Switching On and Off Macrophages by a “Bridge‐Burning” Coating Improves Bone‐Implant Integration under Osteoporosis"; Advanced Functional Materials; 2020

https://www.bionity.com/de/news/1169891/suesser-ueberzug-fuer-saure-knochen.html

Originalveröffentlichung

Zhenzhen Wang et al.; "Switching On and Off Macrophages by a “Bridge‐Burning” Coating Improves Bone‐Implant Integration under Osteoporosis"; Advanced Functional Materials; 2020

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