Forscher an der University of Illinois at Chicago und der University of Pennsylvania entwickelt haben, eine einzigartige Technik, die mithilfe von Stammzellen und flexible implantierbare Knochen-stabilisierenden Platten zu helfen, beschleunigen die Heilung von großen Brüchen oder Defekten.

Die Technik ermöglicht die Stammzellen angewendet zu brechen Seiten zu erleben, die eine mechanische Belastung, wie Sie in der Entwicklung von Embryonen. Diese Kräfte können helfen, ermutigen Stammzellen zur Differenzierung in Knorpel und Knochen, sowie einen Anreiz für andere Zellen in den Knochen zu regenerieren.

Ihre Ergebnisse berichten Sie in der Fachzeitschrift Science Translational Medicine.

Stammzellen brauchen, Umwelt Hinweise zur Differenzierung in Zellen, die einzigartige Gewebe. Stammzellen, die Anlass zu Knochen und Knorpel unterliegen einem mechanischen Kräfte, die während der Entwicklung und Heilung, erklärt Eben Alsberg, der Richard und Darlehen Hill Professor für Bioengineering und Orthopädie an der Universität von Illinois in Chicago und senior-Autor auf dem Papier.

Wenn ein Knochen heilt, Stammzellen in das Knochenmark in der Nähe des break-site zunächst werden Knorpelzellen und später zu Knochen-Zellen-letztlich stricken zusammen die Pause. Wenn es große Lücken zwischen zerbrochenen oder deformierten Knochen, die zusätzlichen Stammzellen zu brechen-sites können helfen, die Knochen heilen schneller, indem Sie entweder aktiv an der regenerative Prozess oder stimuliert die Neubildung von Knochen von den benachbarten Zellen.

Aber Stammzellen für die regeneration, die Sie brauchen, um geliefert werden, um den Mangel Website und unterscheiden sich entsprechend stimulieren zu reparieren.

Alsberg und Kollegen entwickelten eine einzigartige Vorbereitung der Zellen, die behandelt werden kann und leicht manipuliert für die implantation und unterstützt, dass die zelluläre Differenzierung Ereignisse, die auftreten, in der embryonalen Entwicklung der Knochen.

In Alsberg ist in der Vorbereitung, Stammzellen kultiviert werden, so dass Sie in Verbindung zu einander zu bilden entweder Platten oder Stecker. Die Vorbereitung beinhaltet auch Gelatine Mikropartikel beladen mit Wachstumsfaktoren, die helfen die Stammzellen zu differenzieren. Diese Blätter oder Stecker manipuliert werden können und eingepflanzt und reduzieren die Tendenz für die Zellen Driften Weg. Alsberg nennt diese Materialien „Kondensate.“

In früheren Studien, Alsberg und Kollegen Kondensate in einem nagetier-Modell unterstützt die Heilung von Knochendefekten im Schädel. Sie sahen, dass die Kondensate blieb an Ort und Stelle und waren in der Lage, verbessern Sie die rate und das Ausmaß der Knochenregeneration.

Mehr kürzlich, Alsberg zusammen mit Joel Boerckel, assistant professor für orthopädische Chirurgie und bioengineering an der Penn Medicine und leitende Autor auf dem Papier, die Idee einen Schritt weiter.

Boerckel hat ein einzigartiges, flexibles „fixator.“ Fixateurs, als die Sie bekannt sind, um orthopädischen Chirurgen sind in der Regel steif Metallplatten oder Stangen, die zur Stabilisierung der Knochen bei Bruch-Websites. Diese Art des fixateurs Minimierung der Höhe der mechanischen Belastung bricht Erfahrung, wie Sie Heilung sind.

Boerckel die flexiblen Fixateur würde es erlauben, die Zellen in Alsberg ist Kondensate zu erleben, die Druckkräfte, die entscheidend sind für die Förderung verbesserter Knorpel-und Knochenbildung.

Die Forscher verwendeten eine Ratte Modell, um zu bestimmen, wie die mechanischen Kräfte vorhanden sind innerhalb von Knochendefekten beeinträchtigt die Fähigkeit der Kondensate Beitrag zur Knochen-regeneration. Wenn die Forscher verwendeten Kondensat Blätter zusammen mit einem flexiblen Fixateur in Ratten mit einem defekt im femur, sahen Sie, dass es verbessert die Heilung und die Knochen hatten bessere mechanische Funktion im Vergleich mit der Steuerelement-Ratten, die erhaltenen Kondensate und steif, traditionelle fixateurs.

„Geräte und Techniken, die wir entwickeln, von dieser Forschung könnten auch Einfluss auf die Art, wie wir implementieren Sie physikalische Therapie nach Verletzungen“ Boerckel sagte. „Unsere Ergebnisse unterstützen die entstehenden Paradigma der ‚regenerative rehabilitation“ – ein Begriff, heiratet Prinzipien aus der physikalischen Therapie und der regenerativen Medizin. Unsere Ziele sind zu verstehen, wie mechanische Reize Einfluss cell Verhalten besser zu Auswirkungen das Ergebnis für den Patienten, ohne zusätzliche Medikamente oder Medizinprodukte.“

Anna McDermott, Devon Mason und Joseph Collins von der University of Pennsylvania; Samuel Herberg und Rui Tang von der Case Western Reserve University; Hoffe Pearson und James Dawahare von der University of Notre Dame; Amit Patwa und Mark Grinstaff der Boston University, und Daniel Kelly vom Trinity College Dublin sind co-Autoren auf dem Papier.

Diese Forschung wurde unterstützt durch die Naughton-Stiftung; die Indiana Clinical and Translational Sciences Institute gewähren 16SDG31230034; die National Science Foundation grant 1435467; National Institute of Arthritis und Muskel-Skelett-und Hautkrankheiten Zuschüsse R01 AR066193, R01 AR063194, und R01 AR069564; National Institute of Biomedical Imaging & Bioingenieurwesen grant R01 EB023907; National Institute of Dental and Craniofacial Research grant 5F32DE024712; National Heart, Lung, and Blood Institute award T3HL134622 und Ohio Biomedizinische Forschung Kommerzialisierung Programm award TECG20150782.