NANO-STRUCTURED BONE GRAFT SUBSTITUTE (NanoScaff)

Målet med vår nye bein erstatningsmaterialet er å være i stand til å rekonstruere formen og funksjonen av pasientens ben, slik at de kan komme tilbake til et normalt liv så raskt som mulig. Frem til i dag, er den vanligste fremgangsmåten for å reparere store beinskader å ta ben fra andre steder i kroppen, vanligvis hofte eller skinnebenet. Slike bein transplantasjon krever kirurgi som øker risikoen for komplikasjoner hos pasienter. Videre har det transplanterte benet en tendens til å bli absorbert av kroppen, er det således ofte ikke en permanent løsning. I «tissue engineering», bør konstruksjonen av vekststativet gi lastbærende egenskaper og et optimalt mikromiljø for bein danning. Vekststativet porøsitet, pore-nettverk sammenkopling, overflate-areal-til-volum-forhold, og de fysikalsk-kjemiske egenskapene til overflaten å bestemme cellemigrering og differensiering, ben innvekst, vaskularisering og masseoverføring mellom cellene og miljø. Fra klinisk synspunkt bør vekststativet være lett å forme, passe inn i det defekte, mens det er likt eller sterkere enn kroppens opprinnelige ben. Vi funnet opp et vekststativ av titandioksyd (TiO2) som bein celler liker. Styrken og strukturen er lik kroppens opprinnelige ben. Våre nyere studier var fokusert på å forbedre de osteoinduktive egenskapene til vekststativet. Simvastatin er kjent for å forbedre osteoblast funksjon in vitro og øke benmassen når det injiseres. For å forbedre egenskapene til de TiO2 vekststativet har vi utviklet metode som slipper ut simvastatin fra vekststativet, for ytterligere stimulering av beincelleaktivitet. Kombinasjonen av de fysiske egenskapene til TiO2 vekststativet med osteogen effekten av simvastatin oppnås ved våre modifiserte TiO2 vekststativet, kan representere en ny strategi for benregenerering i defekter hvor umiddelbar belastning ønsket eller utilgjengelig. Vi har også utviklet en multifunksjonell pore-gradert vekststativ for økt bein reparasjon. Vi brukte resorberbar (polycaprolakton pellets / trikalsiumfosfat) og ikke-resorberbare (TiO2) materialer til å dikte ulike TiO2 vekststativene med en som dekker mikro-porøs overflate. Vi har således forbedret evne til vekststativene til å blokkere invasjon bløtvev og fortsatt gi tilstrekkelig tilførsel av næringsstoffer og avfallstransport for bein gjenvekst. Den strukturelle integrering av en membran funksjon i en TiO2 vekststativ kan forbedre den kliniske administrasjon, plass gjør kapasiteten og redusere bruken av membraner for behandling av alveolære bendefekter i fremtiden.

Corticalis has developed and patented, as the only group in the world, loadable titanium dioxide bone graft substitute with compressive strength of 2.5 MPa. The following Norwegian invention was awarded a large EU project (E!5069 NewBone) worth 2.1 millio n Euro which is running from Feb 2010 until Jan 2013. This proposed project is a prolongation of that project and build on further innovative step of such bone graft substitute into third generation regeneration nano-structured biomaterials. In order to s uccess with the current project, interdisciplinary work between biochemistry, biotechnology and nano material science is crucial. The main objective is be develop a nano-structured surface which both enhances the mechanical strength of the bone graft to a bove 5 MPa and also provide anchorage bioactive molecules for enhanced bone response. Bone graft substitute with high strength would allow for use in high load bearing application, such as spine defects. Nano-modified materials would impose a paradigm shi ft in dentistry and orthopaedics, reducing the need for grafting procedures and cemented implants, maintain viability, and thus healing capacity, of the compromised bone, and prolong the lifespan of the implanted device. The size of the problem, both medi cal and financial, and the possible benefits of an actively integrating bone implant, predicts that research-based industrial development is one probable project outcome. There is an urge for new strategies that induce direct re-growth of lost or damaged bone. Proper regeneration of skeletal tissues is the only way to fully restore function in these structures. The techniques used in this study are novel and well documented approached developed by the applicant. BIOMAT has been successful in application d riven research and has in depth knowledge on which biomaterials are most suitable and which surfaces are most promising.