Syntetiske polymerer med biologisk aktivitet for beinvev

Syntetiske polymerbiomaterialer er enkle å bearbeide, biologisk inerte og brukes derfor i en rekke biomedisinske applikasjoner. Forskning har i lang tid fokusert på å øke biologiske aktivitet til slike materialers. Tredimensjonal (3D)-printing er velegnet til framstille biomaterialmaler med stor presisjon etter bestemte designparametre. Målet med denne avhandlingen var å undersøke 3D-printede syntetiske polymermaler for bruk til dyrkning og regenerasjon av beinvev. I undersøkelsene, først ble det utført en systematisk litteraturundersøkelse for å analysere relevante faktorer ved bruk av 3D-printede, nedbrytbare maler og virkningen deres på beinregenerering i kraniale beindefekter hos ulike dyrearter (Studie I). Man fant at effekten på beinregenereasjon var høyest hos kompositter bestående av polymerer og biokeramer. I Studie II ble det utført en studie på funksjonalisering av 3D-printede polykaprolakton (PCL) maler med gelatin (GL). Til tross for at økt mengde GL (ved 8 og 16%) forbedret osteogen differensieringen av stamceller (in vitro) ble malene ikke videreført på grunn av materialets lave strekkfasthet. I studie III ble poly(lactide-co-trimethylenecarbonate) (PLATMC) sammenlignet med PCL, og man fant at PLATMC hadde gunstigere både nedbrytnings- og mekaniske egenskaper enn PCL. I tillegg viste PLATMC seg bedre egnet for å fremme mineralisering av ekstracellulær matriks (ECM) fra humane stamceller in vitro. Når begge malene ble implantert i skallebensdefekter i kaniner (in vivo), viste PLATMC-malene størst innvekst av bein direkte på materialoverflaten, noe som hittil ikke beskrevet for syntetiske polymer. I Studie IV valgte man å modifisere PLATMC ved å kombinere polymeren med hydroksapatitt (HA), et mineral og en viktig komponent i beinmasse. Oppsummert fant man at umodifisert 3D-printet PLATMC fremmet mineralisering av ECM både in vitro og in vivo. Resultatene fra disse studiene samlet støtter bruken av 3D-printede PLATMC-maler for beinregenerering.

Personalia

Mohamad Nageeb ble uteksaminert som tannlege fra Alexandria Universitet i Egypt i 2006, og studerte deretter materialvitenskap ved det samme universitetet. Parallelt fikk Nageeb forskningserfaring innen beinvev regenerasjon. Deretter fortsatte han, i 2016, med sin doktorgrad ved Universitetet i Bergen under professor Kamal Mustafa i Tissue Engineering Group ved Institutt for klinisk odontologi, Det medisinske fakultet. Han er for tiden tilknyttet Center for Translational Oral Research TOR-IKO.