NANO2021-Nanoteknologi og nye materiale

Prosjektet utvikler injiserbare, in situ gelerende hydrogelformuleringer basert på norske marine biopolymerer, tunikat nanocellulosefibriller og alginat, for reparasjon og regenerering av vev og organer. Mangel på donororganer er et alvorlig globalt problem som resulterer i høy dødelighet blant mennesker på ventelister for transplantasjoner og fører til at noen mennesker får organer gjennom ulovlige, uetiske veier. Vevsteknikk, der biomaterialer kombineres med celler, tilbyr et alternativ for å løse dette problemet. Vi genererer hydrogeler, materialer sammensatt av et hydrofilt polymernettverk med høy hydreringskapasitet som kan skreddersys for å levere terapeutiske midler eller celler til skadet eller sykt vev. Vi har funnet at tunikat nanocellulose/alginathydrogeler er biokompatible i en Wistar-rottestudie og ble funnet å være ikke-irriterende sammenlignet med kontroller av ofte brukte Gortex kirurgiske nett. Vi utvikler for tiden forskjellige varianter av disse nanocellulose/alginathydrogelene og vurderer deres reologiske egenskaper, injiserbarhet og retensjon på stedet. I motsetning til kirurgisk implanterte materialer, gir injiserbare hydrogeler nye veier for minimalt invasiv levering som vil redusere tilhelingstiden, redusere arrdannelse og redusere risikoen for postoperative infeksjoner. Realisering av denne tilnærmingen vil redusere kostnadene for sykehusene betydelig og resultere i mindre smerte for pasientene. Dette er viktige translasjonsaspekter for å bringe regenerative behandlinger inn i klinikken og vil involvere utvikling av biokompatible, medisinsk sertifiserte biopolymerer med applikasjonsspesifikke, justerbare egenskaper. Studier pågår for å optimalisere strømnings- og diffusjonsegenskaper for ulike, spesifikke vevsapplikasjoner.

This project will develop biocompatible, injectable, in situ gelling hydrogel formulations based on Norwegian marine biopolymers, tunicate nanocellulose fibrils and alginate, for tissue and organ repair and regeneration. Donor organ shortages are a serious global problem resulting in high mortality rates of people on transplant waiting lists and leads some people to obtain organs through illegal, unethical pathways. Tissue engineering, in which biomaterials are combined with cells, offers an important alternative to help resolve this global healthcare problem. Hydrogels, materials composed of a hydrophilic polymer network capable of high hydration, yet retaining structural integrity, are attractive biomaterials in that they are biocompatible and can be tuned to deliver therapeutic agents or cells to damaged sites. Biocompatible hydrogels can act as scaffolds supporting growth of cells to promote tissue or organ repair. In contrast to surgically implanted materials, injectable hydrogels provide a new avenue of minimally invasive delivery that will reduce healing time, reduce scarring and decrease the risk of post-operative infections. Realization of this approach would significantly lower costs for hospitals and result in less pain for patients. These are important translational aspects in bringing regenerative treatments into the clinic and will involve development of biocompatible, GMP accredited biopolymers with application-specific, tunable properties. The project focus will be in tuning the injectability, in situ gelling properties and release rates to guide bioactive components for specific therapeutic applications. Studies designed to control fibril lengths, orientation/alignment, surface modifications and crosslinking kinetics, will be carried out to optimize flow and diffusion properties for specific tissue applications. Selected preclinical assessments will be carried out in 3 different tissue types.