jan302018
Tani, lezionet e kockave, rindërtohen me fletë 2D prej grafeni, të printuara me lazer
Fletët dydimensionale prej grafeni me veti antibakteriale në rigjenerimin e indeve të kockave, shumë shpejt, mund të vihen në punë si mbajtëse tredimensionale (të përftuara nëpërmjet modelimit me lazer) për rindërtimin "e personalizuar" të lezioneve të indeve kockore.
Përmbledhtazi, ky është rezultati i punës së kërkuesve të Fakultetit të Mjekësisë dhe të Kirurgjisë në Universitetin Katolik të Romës, në bashkëpunim me Këshillin Kombëtar të Kërkimeve (ISC), Massimiliano Papi dhe Claudio Conti-n. Rezultati, i publikuar në "2D Materials" është fryt i një studimi kompleks shumëdisiplinar në të cilin nanoteknologjitë dhe aplikimet e reja të materialeve dydimensionale si grafeni, ndërveprojnë me përparimet në njohjen e anatomisë, histologjisë dhe biologjisë qelizore. Sot, ky ndërveprim na furnizon me instrumente inovative terapeutike në fushën ortopedike dhe reumatologjike, por në të ardhmen, pritet që të ketë zhvillime të tjera në një mjedis më të gjerë patologjish.
Zbulimi thelbësor i bërë nga autorët është ky: shpejtësia me të cilën qelizat staminale stromal mesenchymal (MSC) ndryshojnë në indet e kockave mund të nxitet duke i pozicionuar ato në sipërfaqet që përmbajnë një modelim specifik të thekëve të oksidit të grafenit, printuar me lazer. Veç kësaj, këto sipërfaqe do të reduktojnë infeksionet mikrobiale, që vihen re shpesh në nyjet e protezave.
"MSC-të janë qelizat staminale të izoluara nga indet te një individ i rritur, në gjendje për të riparuar kockën dhe kërcin, por edhe indet dhjamore, muskujt dhe enët e gjakut", kujton VVanda Lattanzi, kërkuese e Institutit të Anatomisë Njerëzore dhe Biologjisë qelizore në Universitetin Katolik, që ka bashkëpunuar në studim.
"Përveçse ka një seri vetish elektronike dhe mekanike të veçanta, grafeni (që është një fletë karboni me një atom të vetëm trashësie) bën të mundur edhe rritjen dhe ngjitjen e qelizave staminale mesenchymal-e në sipërfaqen e tij", shpjegon Papi. "Grafeni, në formën e tij të oksiduar, si oksid i grafenit (Go), mund t'i ndihmojë qelizat staminale që të diferencohen në indet kockore me një efikasitet të ndryshëm, sipas gjendjes së reduktimit të materialit. Kështu pra, është e mundur të kontrollohen proceset osteogjenike dhe densiteti mineral kockor në sipërfaqen e tij, duke mbajtur në kontroll gjendjen oksiduese të GO-së".
"Kemi printuar me lazer sipërfaqe të GO-së me qëllimin për të përftuar një reduktim lokal fototermik të GO-së termike, ashtu si edhe për formimin e "nanorrudhave" sipas një skeme të përpiktë gjeometrike", vazhdon Papi.
Fillimisht, është vënë re se, pas bashkimit me sipërfaqen, MSC-të migrojnë dhe akumulohen në sipërfaqen e reduktuar dhe të rrudhosur. Kur densiteti lokal i MSC-së në strishat e reduktuara rritet, qelizat nisin të proliferojnë dhe të zënë vendin e sheshuar dhe të oksiduar.
"Morfologjia e sipërfaqeve të projektuara ka udhëhequr qelizat staminale dhe reduktimi ka përshpejtuar diferencimin", nënvizon Papi. "Gjithashtu, nanorrudhat akute dhe të reduktuara kanë qenë në gjendje të përforcojnë aktivitetin antibakterial të GO-së kundër Staphylococcus aureus meticillino-rezistent (Mrsa), që shkakton infeksionet e nyjeve të protezës.
Me fjalë më të thjeshta, qelizat staminale grumbullohen në fletë, duke krijuar një kockë të re të rregullt. Aty ku lazeri ka ngjitur fletën, MSC-të grumbullohen dhe formojnë kockë, ndërkohë që aty ku fleta nuk është e ngjitur nga lazeri, staminalet nuk transformohen në qeliza "të pjekura". Prandaj, lazeri jep mundësi për të "dizenjuar" në sipërfaqen e fletës një profil specifik dhe për të përcaktuar në vazhdimësi se ku do të ketë më shumë material kockor.
"Bëhet fjalë për një përdorim surprizues të lazerit tashmë në mënyrë më të plotë dhe në mjete më të ndërlikuara dhe të rëndësishme të fushës mjekësore", komenton Conti. Kjo strategji mund të konsiderohet një revolucion në tendencat e tanishme dhe në ato të së ardhmes sa i përket projektimit të mbajtëseve në mjekësinë rigjeneruese.
Grupi i punës ka bërë të ditur se tashmë do të testojë sipërfaqet e GO-së së printuar me lazer, mbi pajisjet "organ në çip" (organ-on-a-chip). "Bëhet fjalë për një pajisje shumëplanëshe dhe mikrofuide për ndarjen e qelizave në kulturat që stimulojnë aktivitetin, mekanikën dhe përgjigjen fiziologjike të të gjitha organeve dhe aparateve", konfirmon Papi.
2D Materials, 2017;5(1):015027.
http://iopscience.iop.org/article/10.1088/2053-1583/aa9ca7