Barbieri Thesis - BioMedical Materials program (BMM)

Samenvatting
Samenvatting
Bij de ontwikkeling van biomaterialen voor weefselregeneratie, is het vinden van een
balans tussen verschillende factoren van cruciaal belang. Aan de ene kant moeten de
materialen, door hun fysisch/chemische eigenschappen, complexe informatie kunnen
doorgeven om zo een active interactie aan te gaan met hun biologische omgeving. Aan
de andere kant wordt een simpliciteit van het materiaal gevraagd om zo het
gebruikersgemak te verhogen, regulatoire obstakels te vermijden en kosten voor de
ontwikkeling en het klinische gebruik zo laag mogelijk te houden. Daarom wordt in
toenemende mate bij de ontwikkeling van biomaterialen niet geprobeerd het weefsel te
imiteren, maar ligt de focus op de ontwikkeling van synthetische materialen met
intrinsieke eigenschappen (i.e. compositie, oppervlakte topografie, etc.), die de
omliggende cellen instructies kunnen geven en aansturen tot weefselregeneratie. Bij
biomateriaal gereguleerde botregeneratie wordt deze instructie ‘osteoinductie’
genoemd. Het onderzoek beschreven in dit proefschrift is er op gericht om een
synthetisch, instructief composiet materiaal (polymeer met calciumfosfaat) te
ontwikkelen dat de mechanische en regeneratieve eigenschappen van botweefsel
imiteert. Er is specifiek gekeken naar het effect van intrinsieke materiaaleigenschappen
(compositie, moleculair gewicht van de gebruikte polymeren, monomeer chemie
oppervlakte topografie en ruwheid) op de instructieve eigenschappen van het
composiet. Met name oppervlakte gerelateerde processes zoals mineralisatie en
eiwitadsorptie zijn onderzocht omdat die een cruciale rol kunnen spelen in het
instrueren van (stam)cellen tot botweefselregeneratie. Daarnaast is gekeken naar de
invloed van intrinsieke materiaal eigenschappen op de mechanische en fysische
eigenschappen van het ontwikkelde composiet in vergelijking met dat van botweefsel.
Wanneer een polymere (hydro)gel wordt gecombineerd met osteoinductieve
keramische granulen ontstaat een pasta die gemakkelijk bewerkt kan worden. Echter
als het microporeuse keramische oppervlak van deze granules bedekt wordt met een
langzaam degradeerbaar polymere (hydro)gel, kan het polymeer de adhesie van cellen
aan het oppervlak beinvloeden en daarmee het osteoinductieve potentieel van de
keramische granules limiteren. In hoofdstuk 2 van dit proefschrift is het effect bekeken
van verschillende polymeren, in combinatie met osteoinductieve poreuze keramische
granulen, op de osteoinductiviteit van de gemaakte pasta’s. De resultaten laten zien dat
langzaam degraderende (hydro)gels niet alleen het contact blokkeren tussen de
microstructuur van de osteoinductieve granules en de omliggende cellen, maar ook
vascularisatie en ingroei van zacht weefsel in de poreuze structuur van de granulen
verhinderen. De resultaten laten daarmee zien dat de degradatiesnelheid en chemie
van het polymeer cruciale parameters zijn bij de ontwikkeling van een osteoinductieve
pasta.
v