Bariumtitanaattinanopartikkeita sisältävien komposiittitukirakenteiden kehittäminen ruston kudosteknologiaan

Nivelrustokudoksen korjaus on haasteellista ja vain muutamia kokeellisia hoitokeinoja on olemassa pitkäaikaisilla tuloksilla, joilla alkuperäinen toiminnallinen kudos pystytään muodostamaan takaisin rustovaurion jälkeen. Erityisesti nuorille potilaille tarvitaan uusia hoitomuotoja, sillä he tarvitsevat koko elämän kestäviä ratkaisuja. Diplomi-insinööri Hanna Karjalainen kehitti monografiaväitöskirjassaan älykkäitä materiaaleja ruston korjaukseen.

Rustokudos ei parannu itsestään ja hoitamaton vaurio voi johtaa vakavimpiin ongelmiin. Nykyiset kudosteknologiset menetelmät tarjoavat erinomaisia työkaluja kudosten korjaukseen. Näissä menetelmissä yhdistetään soluja, biomateriaaleja sekä biologisia tekijöitä kudoksen parantumiseen. Erityisesti pietsosähköisillä materiaaleilla voidaan luoda älykkäitä kudosteknologisia rakenteita. Nämä materiaalit pystyvät tuottamaan kudosten soluille ärsykkeitä, jotka edelleen voivat parantaa kudosten korjaantumista mahdollisimman alkuperäisen kaltaisiksi. Biohajoavien materiaalien käyttäminen kudosten korjauksessa edistää potilaan parantumista, sillä vaadittavien kirurgisten operaatioiden määrä vähenee. Siksi biohajoavien polymeerien käyttö on tärkeää lääketieteessä.

Hanna Karjalainen tarkasteli väitöskirjatutkimuksessaan bariumtitanaattinanopartikkeita nivelrustokudoksen korjauksessa. Hän tutki erityisesti, kuinka nanopartikkelit vaikuttavat soluihin ja kudosteknologisen rakenteen ominaisuuksiin. ”Rusto on luonnostaan pietsosähköinen kollageenisäikeiden vuoksi. Tästä johtuen pietsosähköiset nanopartikkelit antavat rustosoluille tarvittavaa ärsykettä kudosteknologisissa rakenteissa ja parantavat solujen toimintaa sekä korjausprosessia.” Karjalainen tarkentaa.

Karjalainen vahvisti väitöskirjatutkimuksessaan, että bariumtitanaattinanopartikkelit olivat biologisesti yhteensopivia rustosolujen kanssa jopa korkeilla pitoisuuksilla. Polymeeripäällysteet paransivat nanopartikkeliseosta, mutta eivät vaikuttaneet rustosolujen elävyyteen. Kun nanopartikkeleita yhdistettiin biohajoavaan polymeerirakenteeseen, ne muodostivat huokoisen kudosteknologisen rakenteen. Nämä rakenteet tarjosivat suotuisan ympäristön rustosolujen vaeltamiselle materiaalin huokosiin kaikilla tutkituilla nanopartikkelipitoisuuksilla. Tämä monografiaväitöskirja luo perustan pietsosähköisten nanomateriaalien hyödyntämiseen tulevaisuudessa ihmisen nivelrustokudoksen korjaamisessa käyttäen aikuisen rustosoluja.