Kemik Rejenerasyonu için Yapıştırıcı Hidrojel

POSTECH Kimya Mühendisliği Bölümü ve Tıbbi Bilimler alanında uzmanlaşmış Yakınsama Bilimi ve Teknolojisi Yüksek Lisans Okulu'ndan Profesör Hyung Joon Cha liderliğindeki bir araştırma ekibi, Kimya Mühendisliği Bölümü'nden Dr. Jinyoung Yun ve Entegre Program öğrencisi Hyun Taek Woo ile birlikte kemik rejenerasyonu için yenilikçi bir enjekte edilebilir yapıştırıcı hidrojel geliştirdi. Bu hidrojel, kemik greftlerine ihtiyaç duymadan aynı anda çapraz bağlama ve mineralizasyon elde etmek için zararsız görünür ışığı kullanıyor. Araştırma yakın zamanda Biomaterials'da çevrimiçi olarak yayınlandı.

Travma, enfeksiyon ve doğuştan gelen anormallikler gibi çeşitli nedenlerden kaynaklanan kemik defektleri, yaşlanan toplumlarda giderek daha yaygın hale geliyor. Geleneksel tedaviler genellikle defekti doldurmak için serum veya biyoyapıştırıcılarla birleştirilmiş kemik greftlerini içerir. Ancak mevcut enjekte edilebilir hidrojeller, vücut içinde şekillerini koruma zorluğu ve sınırlı yapıştırıcı gücü gibi zorluklarla karşı karşıyadır. Ayrıca, yapıştırıcı malzemelerle kemik greftleri kullanan geleneksel yöntemler genellikle aynı anda "kemik rejenerasyonu" ve "yapışma" elde etmekte başarısız olur.

POSTECH ekibi bu sınırlamaları ele alan yeni bir sistem tanıttı. Bu yeni hidrojel sistemi, hidrojelin ana bileşenlerinin bağlanıp sertleştiği çapraz bağlanmayı kolaylaştırmak ve aynı anda kalsiyum ve fosfat gibi kemik oluşturan minerallerin hidrojel içinde oluştuğu mineralizasyonu artırmak için insan vücudu için güvenli olan görünür ışığı kullanıyor. Daha önceki çalışmalar benzer uygulamalarda ışığın kullanımını araştırmış olsa da, kemik greftleri ve yapıştırıcı malzemelerin ayrı hazırlanıp karıştırılması ve zamanla, genellikle bozulan ana bileşenlerin zayıf bağlanması gibi sorunlarla karşılaştılar.

Yeni geliştirilen hidrojel öncüsü, aljinat (kahverengi alglerden elde edilen doğal polisakkarit), RGD peptit içeren midye yapıştırıcı proteini, kalsiyum iyonları, fosfonodioller ve bir fotobaşlatıcı içeriyor. Suyla karışmayan koaservat bazlı formülasyon, hidrojelin vücuda enjekte edildikten sonra şeklini ve konumunu korumasını sağlar. Görünür ışık ışınlaması üzerine çapraz bağlanma meydana gelir ve aynı anda kemik greft malzemesi olarak işlev gören amorf kalsiyum fosfat oluşur. Bu, ayrı kemik greftlerine veya yapıştırıcılara olan ihtiyacı ortadan kaldırarak hidrojelin hem kemik rejenerasyonu hem de yapışmayı sağlamasını mümkün kılar.

Femoral kemik defektleri olan hayvan modelleri kullanılarak yapılan deneylerde, hidrojel başarıyla enjekte edildi, doğru bir şekilde yapıştırıldı ve kemik rejenerasyonu için gerekli bileşenleri etkili bir şekilde iletti.