Je leest:

Voorzichtig met nanomateriaal in botvervanger

Voorzichtig met nanomateriaal in botvervanger

Synthetisch botvervangend materiaal heeft z’n beperkingen. Toevoeging van nanomateriaal zou kunnen leiden tot sterkere implantaten. Meike van der Zande onderzocht dergelijke nieuwe botvervangende materialen. Haar uitkomsten waren niet bemoedigend – maar van onverwachte tegenvallers leert de wetenschap ook. Van der Zande promoveert op 31 maart aan de Radboud Universiteit Nijmegen.

Koolstofnanobuisjes zijn veelbelovende nanodeeltjes met veel mogelijkheden voor bijvoorbeeld rubber, celkernspionnen, of een biosensor.

Synthetisch botvervangend materiaal is mooi spul, maar het is minder sterk dan ‘echt’ bot. Zeker voor grotere botdefecten zou je iets aan de beperkingen van het materiaal willen doen en zou je het beter willen laten vergroeien met het lichaamseigen bot. Toevoeging van bijvoorbeeld koolstofnanobuisjes, nanodeeltjes van koolstof, zou een oplossing kunnen zijn.

Dat was de hypothese die promovenda Meike van der Zande, medisch bioloog, heeft onderzocht. “Op grond van wetenschappelijke literatuur over koolstofnanobuisjes leek dat een goede veronderstelling.” Maar nanomateriaal inbrengen in het menselijk lichaam, dat doe je niet zomaar. Dus deed Van der Zande ook onderzoek naar mogelijk schadelijke effecten van nanodeeltjes op cellen en weefsels. Waarbij het nog een hele kunst bleek om die nanodeeltjes überhaupt te kunnen detecteren wanneer ze vrijkomen uit het botvervangend materiaal.

Ik zie, ik zie wat jij niet ziet

Dat de koolstofnanobuisjes vrijkomen, was bekend: dat moest ook de vergroeiing met het omliggende weefsel bewerkstelligen. Maar waar blijven ze? “Nanodeeltjes zijn zó klein, die zie je niet met conventionele technieken als bijvoorbeeld lichtmicroscopie. Dus hebben we samen met een Amerikaanse onderzoeksgroep van Rice University een methode ontwikkeld om de koolstofnanobuisjes te labelen met een contrastmiddel, gadolinium, waardoor we ze nu wél kunnen zien, met behulp van MRI.”

In in vitro-tests (buiten het lichaam) bleken cellen goed te reageren op de gelabelde nanodeeltjes: ze gingen niet dood. Van der Zande begon dan ook vol vertrouwen aan de in vivo-tests, in ratten. “Daar zagen we na drie weken een verhoging van het contrastmiddel in het weefsel rondom het botvervangende materiaal: dat duidde erop dat de koolstofnanobuisjes vrijkwamen. In andere organen zagen we geen contrastverhoging, dus het leek erop dat ze niet ophoopten in het lichaam. Maar ik moet een slag om de arm houden, want er moet een minimum hoeveelheid gelabelde koolstofnanobuisjes zijn om ze te kunnen zien. Ook als je ze niet ziet, kunnen ze er toch zijn – in heel geringe omvang.”

Het plaatje links (A) is synthetisch materiaal zonder koolstofnanobuisjes. Het plaatje rechts (B) is mét. Op beide materialen zijn cellen gekweekt, de pijltjes wijzen aan waar.

Mogelijk nadelig effect

Maar deden de nanodeeltjes nu ook wat er van hen verwacht werd: stimuleerden ze de botvorming? Van der Zande liet botvoorlopercellen (cellen die nog kunnen uitgroeien tot verschillende soorten cellen, bijvoorbeeld botvormende cellen) groeien op synthetisch materiaal met en zonder koolstofnanobuisjes. Wat bleek: nanodeeltjes hebben geen effect op de groeisnelheid en mogelijk een negatief effect op de differentiatie van de cellen. “Die laatste bevinding was niet significant, maar als de toevoeging van koolstofnanobuisjes geen voordelig en mogelijk een nadelig effect heeft op de uitgroei van botvoorlopercellen tot botcellen, kunnen we het niet aanbevelen.”

Het was misschien niet wat ze verwachtte, maar toch leverde het onderzoek van promovenda Meike van der Zande nuttige inzichten.

Het nieuws werd nog wat slechter, want Van der Zande zag ook genen tot expressie komen die gerelateerd kunnen worden aan kanker. “Dat wil nog niet zeggen dat je dús kanker zou krijgen van dit materiaal. Maar nee, gunstig is het niet.” In de zoektocht naar betere botvervangers lijken koolstofnanobuisjes geen toekomst te hebben, constateert Van der Zande. "Dat wil niet zeggen dat je alle nanomaterialen af moet schrijven. Hoe die zich gedragen, hangt erg af van de samenstelling en zelfs de vorm van het materiaal. Nanohydroxyapatiet bijvoorbeeld, dat wordt ook onderzocht door Nijmeegse collega’s, daar zijn de verwachtingen alweer een stuk positiever over.’

Een onderdeel van Van der Zandes proefschrift is een uitgebreid literatuuronderzoek naar alles wat tot op heden bekend is over de mogelijk nadelige effecten van koolstofnanobuisjes in in vivo-modellen. Het onderzoek, dat vorige maand verscheen in het tijdschrift Tissue Engineering Part B, is al diverse keren opgevraagd. “Mijn onderzoek heeft misschien niet opgeleverd wat we er van tevoren van gehoopt hadden, maar je ziet: ook tegenvallende resultaten zijn van belang.”

Meike van der Zande (Delft, 1980) studeerde Technische Microbiologie aan het Hoger Laboratorium Onderwijs in Venlo en Medische Biologie aan de Radboud Universiteit Nijmegen. Ze verrichtte haar promotieonderzoek op de afdeling Biomaterialen van het UMC St Radboud, binnen het onderzoeksinstituut Nijmegen Centre for Molecular Life Sciences. Ze combineerde haar promotietraject met een opleiding vrije kunst aan de ArtEZ Hogeschool voor de Kunsten. Ze is momenteel werkzaam als postdoc bij het RIKILT – Instituut voor Voedselveiligheid, verbonden aan de Wageningen Universiteit. Daar doet ze onderzoek naar de toxiciteit van nanomaterialen gerelateerd aan voedsel.

Lees meer over koolstofnanobuisjes op Kennislink:

Oeps: Onbekende tag `feed’ met attributen {"url"=>"https://www.nemokennislink.nl/kernwoorden/nanobuisjes/koolstofnanobuis/index.atom", “max”=>"5", “detail”=>"minder"}

Dit artikel is een publicatie van Radboud Universiteit Nijmegen.
© Radboud Universiteit Nijmegen, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 28 maart 2011

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.