Μελέτη ιστομηχανικής οστού in vivo
Creators: name: Πέτρου, Νέστωρ Δημητρίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2022
Subjects: Μηχανική οστού
Ικρίωμα
Ζελατίνη Β
Βone tissue engineering
Scaffold
Gelatin B

description: Ο κλάδος της βιοϊατρικής μηχανικής αναπτύσσεται ραγδαία τα τελευταία χρόνια, ως αποτέλεσμα των σπουδαίων ιατρικών και τεχνολογικών επιτευγμάτων. Έτσι έχει ανοίξει ο δρόμος στον τομέα της Αναγεννητικής Ιατρικής και της Ιστομηχανικής, δημιουργώντας συνεχώς νέες προκλήσεις με την αναγέννηση οστών να αποτελεί μία από αυτές. Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η κατασκευή ενός θεραπευτικού σκευάσματος για την ιστομηχανική οστού με ορθοπεδικές εφαρμογές. Το INFUSE® Bone Graft, το οποίο είναι εγκεκριμένο από την Αμερικανική Υπηρεσία Τροφίμων και Φαρμάκων (FDA) αποτελεί ένα τέτοιου είδους εμπορικά σκευάσματα. Αποτελείται από έναν παράγοντα ανάπτυξης την οστική μορφογενετική πρωτεΐνη-2 (BMP-2) σε συνδυασμό με τον αντίστοιχο φορέα, τον απορροφήσιμο σπόγγο κολλαγόνου (ACS). Η μελέτη αυτή εστιάστηκε στην κατασκευή καινοτόμων ικριωμάτων ως φορείς διαφορετικών αυξητικών παραγόντων. Κύρια πρώτη ύλη του υλικού είναι η ζελατίνη Β η οποία προέρχεται από κολλαγόνο από δέρματα βοοειδών. Βασισμένη στην φυσική διεργασία της λυοφιλοποίησης η κατασκευή των σπόγγων, είχε ως απώτερο σκοπό την αξιολόγηση του συστήματος αυτού για την επαγωγή της οστεογένεσης. Ο έλεγχος της οστεοεπαγωγικής ικανότητας πραγματοποιήθηκε μέσω προκλινικών μελετών σε επίμυες (αρουραίους) έτσι ώστε το σκεύασμα αυτό να χορηγείται ως ιατροτεχνολογικό προϊόν κατηγορίας ΙΙΙ. Η ζελατίνη Β διασυνδέεται χημικά με τη γλουταραλδεΰδη (GA), με στόχο τη δημιουργία κατάλληλων μηχανικών ιδιοτήτων. Η γέλη που προκύπτει από το διάλυμα ζελατίνης ψύχεται και λυοφιλοποιείται προσαρμόζοντας διαφορετικές συνθήκες χρόνου και θερμοκρασίας, με αποτέλεσμα να προκύπτουν ικριώματα σπογγώδους μορφής. Τα ικριώματα αυτά ελέγχονται μέσω σύγκρισης με το αντίστοιχο πρότυπο εμπορικό σκεύασμα HELISTAT® βασικό συστατικό του INFUSE® Bone Graft. Πραγματοποιήθηκαν τρεις πειραματικοί κύκλοι που διαφοροποιήθηκαν ως προς τη μορφή και τη σύσταση των ικριωμάτων, των συνθηκών σύνθεσής τους και του οστεοεπαγωγικού παράγοντα. Οι παράγοντες που δοκιμάστηκαν είναι η οστική μορφογενετική πρωτεΐνη-2 (BMP-2) και τα παράγωγα πεπτίδια της που ονομάζονται (P3) και C-τελικό, έτσι ώστε να διεξαχθεί μετέπειτα ενδομυϊκή τοποθέτησή τους στα τρωκτικά. Μέσω των προκλινικών μελετών παρατηρήθηκε πως τα ικριώματα ζελατίνης Β αποτελούν ιδανικό φορέα για την επιτυχημένη αναγέννηση οστού
description: Biomedical engineering is highly developed the last years, as a result of the remarkable advancements in medicine and technology. This progress has paved the way for regenerative medicine and tissue engineering, creating new challenges like bone regeneration. The aim of this study is to manufacture a novel therapeutic product in bone tissue engineering for orthopedic applications. INFUSE® Bone Graft is the golden standard in bone growth, which is approved by the Food and Drug Administration (FDA) for use in dental bone grafting procedures, open fractures of the tibia, and Degenerative Disc Disease. This product consists of Bone Morphogenetic Protein-2 (BMP-2) placed on an absorbable collagen sponge (ACS). This project was focused on creating innovative scaffolds as drug delivery system for such growth factors. Gelatin type B from bovine skin, was used as the main raw material. Based on the natural process of freeze-drying the scaffolds was then evaluated for bon induction. This evaluation was achieved by preclinical in vivo studies in rats in order to create a class III medical device. Gelatin B is chemically cross-linked with glutaraldehyde (GA) producing the ideal mechanical properties. The produced gel is freezed and then lyophilized, adjusting different conditions of time and temperature, resulting in the ideal form of sponge. These scaffolds are tested in comparison with the corresponding standard commercial product HELISTAT®, the sponge of INFUSE® Bone Graft. Three experimental cycles were carried out that differed in terms of the composition of the scaffolds, their synthesis conditions and the osteoinductive agent. The agents tested are bone morphogenetic protein-2 (BMP-2) and its derivative peptides called (P3) and C-terminal, so that their subsequent intramuscular placement in rodents was carried out. Through preclinical studies, it was observed that gelatin B scaffolds are an ideal carrier for successful bone regeneration