Onderzoekers van Penn State hebben een veelbelovende innovatie ontwikkeld die het herstel van complexe botbreuken aanzienlijk kan versnellen. In samenwerking met orthopedisch chirurgen creëerden zij CitraBoneQMg, een biologisch afbreekbaar implantaat dat niet alleen structurele ondersteuning biedt, maar ook actief bijdraagt aan de celactiviteit en botgroei stimuleert.
Het implantaat bestaat uit een combinatie van magnesium, glutamine en citroenzuur. Dit zijn stoffen die van nature in het menselijk lichaam en in voeding voorkomen. Deze moleculen zijn verwerkt in een zogeheten steiger (scaffold) of raamwerk, dat na plaatsing in het lichaam geleidelijk wordt afgebroken. Gedurende dat proces komt een hoge concentratie voedingsstoffen vrij op de plaats van het letsel, wat de effectiviteit van het herstel ten goede komt.
Indrukwekkende resultaten
Volgens hoofdonderzoeker Hui Xu, promovendus biomedische technologie, stimuleren de moleculen samen het intracellulair energiemetabolisme, met name via de belangrijke signaalroutes AMPK en mTORC1. Die routes regelen hoeveel energie cellen beschikbaar hebben om zich te delen en te ontwikkelen tot botcellen. “Wat bijzonder is, is dat deze moleculen erin slagen beide routes gelijktijdig te activeren,” aldus Xu. “Normaal gesproken werkt het als een wip: de ene route gaat aan, de andere uit. Maar hier zien we een unieke synergie die leidt tot verhoogde botvorming.”
In dierproeven met ratten liet het implantaat indrukwekkende resultaten zien. Na 12 weken was de botgroei bij gebruik van CitraBoneQMg 56 procent hoger dan bij implantaten van alleen citroenzuur en zelfs 185 procent hoger dan bij traditionele botmaterialen. Daarnaast bleek het scaffold ontstekingsremmend te werken en werd ook zenuwregeneratie waargenomen. De resultaten van het onderzoek zijn gepubliceerd in Science Advances.
Minitoring herstelproces
Een extra voordeel is dat het implantaat zichtbaar is via foto-akoestische beeldvorming, wat artsen in staat stelt om het genezingsproces nauwkeurig te monitoren. “Dat maakt CitraBoneQMg niet alleen helend, maar ook slim,” zegt medeonderzoeker Su Yan. “We kunnen het implantaat volgen zonder invasieve procedures.”
Deze technologie heeft de potentie om de behandeling van ernstige botletsels ingrijpend te veranderen. Het team werkt momenteel aan verdere ontwikkeling en klinische validatie, met het oog op toekomstige toepassing in orthopedische en traumatologische zorg. De combinatie van biocompatibiliteit, voedingsstofafgifte en beeldvorming biedt een veelbelovend perspectief voor gepersonaliseerd botherstel.
3D-geprinte ‘steiger’
Onderzoekers van de Universiteit van Minnesota hebben een innovatieve methode ontwikkeld die het herstel van ruggenmergletsel kan verbeteren. Door 3D-printtechnologie te combineren met stamcelbiologie en organoïden, ontwierp het team een zogenoemde 'organoïde steiger': een 3D-geprint raamwerk met microscopische kanalen, gevuld met spinale neurale progenitorcellen (sNPC’s). Deze stamcellen kunnen zich ontwikkelen tot neuronen en worden gestuurd om gerichte zenuwverbindingen te vormen.
In dierproeven met volledig doorgesneden ruggenmergen toonden de cellen succesvolle integratie met bestaande zenuwbanen, wat leidde tot functioneel herstel. Volgens de onderzoekers vormt deze aanpak een belangrijk keerpunt in regeneratieve neurologie. Hoewel de technologie zich nog in de onderzoeksfase bevindt, biedt het hoop voor toekomstige gepersonaliseerde therapieën. De volgende stap is opschaling en klinische validatie.
