Neues Biomaterial soll die Heilung von Schädelknochenverletzungen beschleunigen

Dienstag, 2. Mai 2023 • Neph Rivera: Kontakt

Ein Fakultätsmitglied der University of Texas in Arlington wird einen multiinstitutionellen Bundeszuschuss in Höhe von 2,3 Millionen US-Dollar nutzen, um dabei zu helfen, die Heilkraft der Halbleiter-Nanotechnologie zu nutzen.

Venu Varanasi, außerordentlicher Professor am Bone-Muscle Research Center am College of Nursing and Health Innovation, entwickelt Halbleiter-Biomaterialien, um die Knochenheilung bei Patienten mit Schädelknochendefekten zu beschleunigen.

Das Projekt ist eine Zusammenarbeit mit den UTA-Forschern Marco Brotto, Direktor des Bone-Muscle Research Center, und Pranesh Aswath, Professor für Bioingenieurwesen und Obervizeprovost, die Varanasi beide als seine Mentoren bezeichnete. Wissenschaftler von UTHealth Houston, Rice University und UT Southwestern Medical Center tragen ebenfalls zu dem Projekt bei.

Typischerweise werden bei der Behandlung von Schädelknochen zwei Behandlungsstrategien eingesetzt, von denen jede ihre eigenen Nachteile hat, sagte Varanasi.

Varanasi und sein Team hoffen, ein neues Material zu entwickeln, das dazu beitragen kann, die Heilungszeit der Patienten zu beschleunigen und zu standardisieren.

„Unser Projekt besteht darin, einige neue Materialien herzustellen, die die Heilungsrate der Fixierimplantate verbessern und die Stabilität der abbaubaren Materialien verbessern können, damit der Knochen in beiden Situationen schneller entstehen kann“, sagte er.

Der Schwerpunkt von Varanasi liegt auf der Verwendung eines Halbleiter-Biomaterials, das eine heilende Wirkung hervorruft und Immunreaktionen und Entzündungen minimiert.

„Wir verwenden ein bestimmtes Material, das auf einem Mikrochip zu finden ist, und setzen es als Implantatbeschichtung auf Fixiervorrichtungen oder als Nanopartikel in den abbaubaren Materialien ein“, sagte er. „Dies wird dazu beitragen, die antioxidative Aktivität zu steigern, was dazu beitragen kann, Knochen- und Gefäßgewebe zu produzieren, das zur Heilung des gesamten Knochenspalts erforderlich ist.“

Varanasi sagte, dieser neue Ansatz sei von früheren Forschungen zu Pflanzen und dem Element Silizium inspiriert worden, die die Produktion von Enzymen ankurbelten, die den Pflanzen halfen, traumatische Bedingungen wie Dürre zu überstehen.

„Ich begann mit der Datenerhebung und fand heraus, dass Säugetiere und Menschen genau wie Pflanzen die gleichen Enzyme produzieren“, sagte Varanasi. „Bis zu unserem Projekt hat niemand den Zusammenhang zwischen Siliziumionen und antioxidativen Mechanismen bei Säugetieren hergestellt.“

Um das Halbleiter-Biomaterial zu entwickeln, arbeitet Varanasi mit dem Shimadzu Institute Nanotechnology Research Center und dem UTA Characterization Center for Materials and Biology zusammen.

Varanasi würdigte die entscheidenden Beiträge ehemaliger Doktoranden, die ihm geholfen haben, die für dieses große Stipendium erforderlichen Daten zu erhalten. Dazu gehören Kamal Awad (Materialwissenschaft und Ingenieurwesen) und Neelam Ahuja (Kinesiologie). Er verwies außerdem auf die Unterstützung des Büros des Vizepräsidenten für Forschung und Innovation der UTA und von Leticia Brotto für ihre Unterstützung bei der Betreuung von Studenten und Auszubildenden.

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Diese Forschung wurde vom National Institute of Dental & Craniofazial Research der National Institutes of Health unter der Fördernummer R01DE031872 unterstützt. Der Inhalt liegt ausschließlich in der Verantwortung der Autoren und gibt nicht unbedingt die offiziellen Ansichten der National Institutes of Health wieder.