Grenzen überschreiten durch Upcycling: Eierschale

KeAi Communications Co., Ltd.

Bild: FLUSSDIAGRAMM DIESER FORSCHUNG: WIE MAN EIERSCHALENABFÄLLE IN BIOAKTIVE MATERIALIEN FÜR DIE KNOCHENREGENERATION UMWANDELTmehr sehen

Bildnachweis: QIANLI MA

Autologe und allogene Knochentransplantate gelten als Goldstandard, wenn es um die Rekonstruktion von Knochen geht, vor allem aufgrund ihrer bioaktiven Verbindungen und osteoblastischen Zellen, die effektiv neuen Knochen erzeugen können. Das begrenzte Angebot, Komplikationen an der Entnahmestelle und das Risiko einer Krankheitsübertragung haben jedoch von einer breiten Anwendung abgeschreckt.

Im Gegensatz dazu stellen Xenotransplantatmaterialien eine praktikable Alternative dar, da sie sicher in der Anwendung sind und in großer Menge vorhanden sind; Obwohl sie aus kostspieligem Säugetiergewebe stammen, bergen sie Umweltrisiken und ethische Probleme, insbesondere in benachteiligten Regionen. Dennoch haben Xenotransplantatmaterialien ihre Grenzen. Die meisten kommerzialisierten Xenotransplantatmaterialien werden aus Säugetiergewebe hergestellt, was hohe Biokosten, Umweltverschmutzung und potenzielle ethische Probleme verursacht, insbesondere in unterentwickelten Gebieten.

Daher ist es eine der obersten Prioritäten bei der Entwicklung von Knochentransplantatmaterialien, sichere, modifizierbare und umweltfreundliche synthetische Biomaterialien zu erhalten, die natürliche Transplantatmaterialien ersetzen können – genau die Motivation, die ein internationales Forscherteam zu einer neuen Entdeckung anspornte.

Im Rahmen der Studie entwickelte das Team eine Auflösungs-Fällungsmethode, um Eierschalen in endotoxinfreie und immunkompatible amorphe Calciumphosphat-Partikel (ACP) umzuwandeln. „Eierschalen sind ein idealer Rohstoff für die Synthese von Knochentransplantatmaterialien, da sie reichlich Kalzium- und Phosphorbestandteile enthalten“, sagte der Erstautor der Studie, Dr. Qianli Ma Qianli Ma von der Abteilung für Biomaterialien der Universität Oslo (UiO). „In Darüber hinaus finden sich auch einige Spurenelemente, die mit der Knochenregeneration verbunden sind, wie Magnesium und Strontium, in der Eierschale.“

Darüber hinaus erstellte das Team ein neuartiges 3D-Sphäroidmodell zur Untersuchung der osteogenen Aktivität von Eierschalen-ACP in vitro. Im Modell wurde beobachtet, dass ACP-Materialien realistischer mit Osteoblasten interagieren, sicher und zellfreundlich sind und die Knochenregeneration wirksam fördern.

„Diese Technik verspricht, einen unbegrenzten Vorrat an bioaktiven und nachhaltigen Knochentransplantatmaterialien zu schaffen und gleichzeitig die Umweltverschmutzung zu reduzieren“, sagte der leitende und korrespondierende Autor Professor Håvard Jostein Haugen, der aus derselben Abteilung am UiO stammt. „Die in der Studie konstruierten osteoblastischen Sphäroide.“ stellte ein praktischeres Biomaterial-Forschungsmodell bereit, das die dreidimensionalen Wechselwirkungen zwischen Zellen und Biomaterialien widerspiegelt.“

Die Forscher hoffen, dass ihre neuesten Erkenntnisse, die in der KeAi-Fachzeitschrift „Smart Materials in Medicine“ veröffentlicht wurden, weitere Arbeiten zur Umwandlung gewöhnlicher Lebensmittelabfälle in Biomaterialien mit hohem Mehrwert inspirieren würden. Unterdessen arbeitet das Team an einem idealen In-vitro-Modell, das die In-vivo-Forschung in Tiermodellen ersetzen kann.

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Kontaktieren Sie den entsprechenden Autor: Håvard Jostein Haugen, Abteilung für Biomaterialien, Institut für klinische Zahnmedizin, Universität Oslo, Norwegen. [email protected]

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Intelligente Materialien in der Medizin

10.1016/j.smaim.2023.04.001

Experimentelle Studie

Zellen

Aus Eierschalen gewonnenes amorphes Calciumphosphat: Synthese, Charakterisierung und Biofunktionen als Knochentransplantatmaterialien in einem neuartigen 3D-Osteoblasten-Sphäroidmodell

Die Autoren erklären, dass ihnen keine konkurrierenden finanziellen Interessen oder persönlichen Beziehungen bekannt sind, die den Anschein erwecken könnten, dass sie die in diesem Artikel beschriebene Arbeit beeinflusst hätten.

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